ÖĞRENME FAALİYETİ-2 2. MULTİVİBRATÖRLER

Transkript

1 ÖĞRENME FAALİYETİ-2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ-2 Flip-Flopların temeli olan multivibratör devrelerini tanıyacak ve bu devreleri hatasız kurup çalıştırabileceksiniz. ARAŞTIRMA Kare dalga çıkışı olan bir osilatörün değişik genlik ve frekanslardaki çıkışını osilaskop ile inceleyerek 5 değişik örnek çıkış şekli hazırlayınız. 2. MULTİVİBRATÖRLER Multivibratörler, flip-flop devrelerimizde gerekli olan kare dalga sinyalini yani tetikleme sinyalini üreten devrelerdir. Ayrıca flip-flopların temelini oluşturmaktadır. Bir devreye bağlı bir ledin, durmadan peşi sıra yanması ve sönmesi flip-flop olarak adlandırılır. Yanması hali flip, sönmesi hali flop olarak isimlendirilir. Biraz sonra incelediğimizde göreceğiniz gibi bir flip-flop aslında bir kare dalga üreteci çeşididir. Multivibratörler 3 e ayrılırlar. Kararsız (astable) multivibratörler. Tek kararlı (monostable) multivibratörler. Çift kararlı (bistable) multivibratörler. 2.. Kararsız Multivibratörler Kararsız Multivibratör Q Q Şekil 2.: Kararsız multivibratör blok şeması Flip-flop konusu içersinde çizmiş olduğumuz 555 entegresi ile yapılan kare dalga üreteci kararsız bir multivibratördür. Çünkü devreye enerji verildiğinde çıkış durmadan ve olmaktadır. Kararsız multivibratörler kare dalga osilatörü olarak kullanılabilirler. Kararsız denilmesinin sebebi de çıkışın veya olmaya karar verememesi, durmadan ve arasında gidip gelmesinden kaynaklanmaktadır. Devreye enerji verdiğimizde çıkış devamlı olarak verse idi, bu multivibratöre kararlı multivibratör diyecektik. Günümüzde çok sayıda kararsız multivibratör, yani kare dalga üreteci devre bulunmaktadır. 5

2 Siz burada bu konunun temelini oluşturan transistörlü multivibratör devresini öğreneceksiniz. Şekil 2.2: Transistörlü kararsız multivibratör Şekildeki devre enerji verildiği andan itibaren çalışmaya başlamakta ve çıkışlarından kare dalga üretmektedir. Bu devrenin 2 adet çıkışı vardır ve her hangi bir anda çıkışlardan biri iken diğeri olur. Her iki çıkışta devrenin çıkışı olarak kullanılabilir. Çünkü her iki çıkıştan da kare dalga üretilmektedir. t t 2 Q Q T iletimde T2 kesimde T kesimde T2 iletimde T iletimde T2 kesimde T kesimde T2 iletimde T iletimde T2 kesimde T kesimde T2 iletimde T iletimde T2 kesimde T kesimde T2 iletimde T iletimde T2 kesimde Şekil 2.3: Kararsız multivibratörün çıkış dalga şekilleri Devrede kullanılan 2 adet NPN transistörden, her hangi bir anda biri iletken iken diğeri yalıtkan olur. İletken olan transistörün çıkışı lojik, yalıtkan olan transistörün çıkışı lojik olur. Çıkış kollektör ucundan alındığı için ve transistör yalıtımda iken kollektör beyz arası açık devre özelliği gösterdiği için, transistör kesimde (yalıtkan) iken V besleme kaynağının gerilimi çıkışa aktarılmış olur. Transistör iletimde iken ise çıkış ucu toprağa bağlanmış olur. 52

3 Devrenin çalışması aslında çok basittir. Kondansatörlerin sıra ile dolup (şarj) ve boşalmış (deşarj) olmaları, transistörlerin sıra ile iletimde ve yalıtımda olmalarını sağlar. Çıkışlarda oluşan kare dalganın frekansını da, yani kare dalga sinyalin olarak kalma (t 2 ) ve olarak kalma (t ) sürelerini de kondansatörlerin dolma ve boşalma süreleri belirler. C kondansatörü Rc üzerinden, C 2 kondansatörü Rc2 üzerinden dolmuş ve boşalmış olmaktadır. Hatırlayacağınız gibi kondansatörün dolma ve boşalma süresi 5 T formülü ile bulunuyordu. T= R x C olduğunu hatırlarsanız, t ve t2 sürelerini hesaplayabilirsiniz. T transistörünün iletime, T2 transistörünün kesime geçtiği anda; Şekil 2.4: C kondansatörünün deşarjını gösteren devre C kondansatörü dolmuş durumdadır. T transistörü iletimde olduğundan C-E arası kısa devre durumundadır, yani C kondansatörünün + ucu toprağa bağlanmış olur. C kondansatörünün + ucunun toprağa bağlanması demek, boşalmaya başlaması demektir. Aynı anda C kondansatörünün - ucu T2 transistörünün beyzine bağlıdır ve buraya - gerilim vermektedir. NPN transistörün beyzine - gerilim gelmesi demek, kesimde olması demektir. C kondansatörü boşalana kadar bu durum devam eder. Yani T transistörü iletimde, T2 transistörü kesimde olur. C kondansatörünün boşalma süre içersinde, boş olan C 2 kondansatörü dolmaya başlamıştır. C kondansatörü boşaldığı anda ise, T2 transistörü R üzerinden + besleme alarak iletime geçer. Bu sürede C 2 kondansatörü dolmuştur. T2 transistörünün iletime, T transistörünün kesime geçtiği anda; 53

4 Şekil 2.5: C 2 kondansatörünün boşalmasını gösteren devre C 2 kondansatörü dolmuş durumdadır. T2 transistörü iletimde olduğundan C-E arası kısa devre durumundadır, yani C 2 kondansatörünün + ucu toprağa bağlanmış olur. C 2 kondansatörünün + ucunun toprağa bağlanması demek, boşalmaya başlaması demektir. Aynı anda C 2 kondansatörünün - ucu T transistörünün beyzine bağlıdır ve buraya - gerilim vermektedir. NPN transistörün beyzine - gerilim gelmesi demek, kesimde olması demektir. C 2 kondansatörü boşalana kadar bu durum devam eder. Yani T2 transistörü iletimde, T transistörü kesimde olur. C 2 kondansatörünün dolduğu süre içersinde, boş olan C kondansatörü dolmaya başlamıştır. C 2 kondansatörü boşaldığı anda ise, T2 transistörü R üzerinden + besleme alarak iletime geçer. Bu sürede C kondansatörü dolmuştur. Özet olarak ifade edersek; t süresince T transistörü iletimde, T2 transistörü kesimdedir. C kondansatörü boşalmakta, C 2 kondansatörü dolmaktadır. t 2 süresince T2 transistörü iletimde, T transistörü kesimdedir. C 2 kondansatörü boşalmakta, C kondansatörü dolmaktadır. Bu devrede kondansatörlerin dolma ve boşalma süreleri şu formül ile yaklaşık olarak hesaplanabilir. T= R x C x, Tek Kararlı Multivibratör S Tek Kararlı Multivibratör Q Şekil 2.6: Tek kararlı multivibratör blok şeması 54

5 Tek kararlı multivibratörlere enerji verildiğinde, kararsız multivibratörler gibi, çıkışından devamlı olarak kare dalga üretmezler. Bu devrelerde bir buton bulunur ve bu butona basıldığında bir kare dalga üretilir. Butona basılmadığı sürece çıkış lojik olarak kalır. Butona basıldığı anda ise çıkış lojik olur ve bir süre devam ettikten sonra tekrar lojik seviyesine döner. Butona tekrar basılmadığı sürece de lojik seviyesinde kalmaya devam eder. Daha önce vermiş olduğumuz manuel tetikleme devresi de bu devreye benzemektedir. Her iki devrede sadece adet pals (darbe) üretmektedir. Şekil 2.7: Tek kararlı multivibratör devresi S butonuna basmadığınız sürece çıkış lojik seviyesindedir. S butonuna bastığınızda ise çıkış bir müddet lojik olur ve sonra lojik seviyesine geri döner. Çıkışın lojik seviyesinde kalma süresini (t), C kondansatörü ve R3 direnci belirler. Q Butona basıldığı an Şekil 2.8: Tek Kararlı multivibratör çıkış dalga şekli 2.3. Çift Kararlı Multivibratör t t S S2 Çift Kararlı Multivibratör Q Şekil 2.9: Çift kararlı multivibratör blok şeması 55

6 Tek kararlı multivibratörde çıkış, butona basılmadığı sürece olarak kalıyor, butona basılınca konum değiştiriyor ama bir süre sonra eski konumuna dönüyordu. Yani olarak kalma konusunda kararlı değildi. olarak kalma konusunda kararlı idi. O yüzden tek kararlı diye isimlendiriliyor. Çift kararlı multivibratörde ise çıkışın ne olacağını butonlar belirliyor. S butonuna bastığınızda çıkış devamlı olarak lojik seviyesi veriyor, yani çıkış kararlı bir şekilde olarak kalıyor. S2 butonuna bastığınızda ise çıkış devamlı olarak lojik veriyor, yani çıkış kararlı bir şekilde olarak kalıyor. İşte bu yüzden çift kararlı multivibratör denmiştir. Şekil 2.: Çift kararlı multivibratör devresi Q t t 2 Şekil 2.: Çift kararlı multivibratör çıkış dalga şekli S butonuna bastığınızda çıkış ise durumuna geçer. ise olarak kalmaya devam eder. S butonuna basıldığında T2 transistörü iletken, T transistörü yalıtkan duruma geçer. S2 butonuna bastığınızda çıkış ise durumuna geçer. ise olarak kalmaya devam eder. S2 butonuna basıldığında T transistörü iletken, T2 transistörü yalıtkan duruma geçer. 56

7 Bu multivibratörde çıkışın olarak kalma veya olarak kalma sürelerini butona basan kişi belirler. Devrede dikkat ederseniz kondansatör yoktur. Yani bir zaman ayarı söz konusu değildir. Çift kararlı multivibratörde S anahtarını RS flip-flobun S girişi, S2 anahtarını da R girişi gibi düşünürsek, bu multivibratörün çalışmasının RS flip-floba benzediğini görebilirsiniz. Flip-flopların temelinde çift kararlı multivibratörler vardır. R S Çift Kararlı Multivibratör Q R= olması, butona basılmaması, R= olması butona basılması S= olması, butona basılmaması, S= olması butona basılması dersek R=, S= iken Q= olduğunu R=, S= iken Q= olduğunu R=, S= iken çıkışın durumunu koruduğunu R=, S= iken çıkışın belirsiz olduğunu görebilirsiniz Multivibratör Uygulamaları Anlatılan 3 çeşit multivibratörün ayrı ayrı devrelerini kurarak uygulamasını yapınız. Gözlemeniz gereken şey multivibratörün anlatıldığı şekilde çalışıp çalışmadığı olmalıdır Kararsız Multivibratör Devre Şeması Şekil 2.2: Kararsız multivibratör devre şeması Şekildeki devre şemasına göre devreyi kurunuz ve sonucu çıkışlara led bağlayarak gözlemleyiniz. Ayrıca çıkış dalga şeklini osilaskopta inceleyerek çiziniz. 57

8 Tek Kararlı Multivibratör Devre Şeması Şekil 2.3: Tek kararlı multivibratör devre şeması Şekildeki devre şemasına göre devreyi kurunuz ve sonucu çıkışlara led bağlayarak gözlemleyiniz. Ayrıca çıkış dalga şeklini osilaskopta inceleyerek çiziniz Çift Kararlı Multivibratör Devre Şeması Şekil 2.4: Çift kararlı multivibratör devre şeması Şekildeki devre şemasına göre devreyi kurunuz ve sonucu çıkışlara led bağlayarak gözlemleyiniz. Ayrıca çıkış dalga şeklini osilaskopta inceleyerek çiziniz. 58

9 İşlem Basamakları Multivibratör Uygulamaları İşlem Basamakları Kuracağınız devreyi inceleyerek özelliklerini öğreniniz ve önemli gördüğünüz noktaları not alınız. Çalışma alanınızı fiziksel ve elektriksel olarak temizleyiniz. Kısa devre oluşmaması için gerekli tedbirleri alınız. Önlüğünüzü giyiniz ve gerekli iş güvenliği kurallarına uyunuz. Devreyi kurmak için gerekli malzemeleri tespit ediniz. Özel elemanların ve entegrelerin katalog bilgilerini öğreniniz. Devre elemanlarının sağlamlık kontrollerini yapınız. Devreleri bredbord üzerine şemaya bakarak tekniğine uygun şekilde kurunuz. Kurduğunuz devreyi, avometreyi kullanarak ve devre şemasından takip ederek bağlantıların doğru olup olmadığını kontrol ediniz. Devrenin besleme gerilimlerini bağlayınız. Çıkışlara bağlı ledlerin durumuna bakarak devrenin doğru çalışıp çalışmadığını kontrol ediniz. Öneriler Uygulamaya başlamadan önce konu hakkında çeşitli kaynaklardan araştırmalar yapınız ve bulduğunuz sonuçları yanınızda bulundurunuz Temizliğe ve statik elektrik olmamasına dikkat ediniz. Çalışma alanındaki parçalar devrenizde kısa devre oluşturabilir. Dikkat ediniz! Önlüğünüzün düğmelerini kapatmayı unutmayınız. Güç kaynağı, bağlantı probları, avometre gibi cihazları unutmayınız. Katalogları ve interneti kullanabilirsiniz. Elemanları bredborda takarak kontrol ediniz. Elemanların bacaklarını doğru bağlamak için katalog bilgilerini kullanınız. Yaptığınız işin kaliteli olmasına ve işi zamanında yapmaya özen gösteriniz. Kopukluk olmamasına, kısa devre olmamasına dikkat ediniz. Gereğinden fazla gerilim vermek elemanları bozacaktır. Önce kaynak gerilimini ölçerek kontrol ediniz. Bir kronometre ile süreyi ölçebilirsiniz. 59

10 ÖĞRENME FAALİYETİ-3 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ-3 Flip-Flop entegreleri ve devreleri tanıyacak, özelliklerini bilecek ve bu entegreler ile devre tasarımı yapabileceksiniz. ARAŞTIRMA Aşağıdaki işlemleri yerine getirerek rapor halinde hazırlayınız. Aşağıdaki soruyu gerekli işlemleri sırası ile yaparak cevaplayınız. Soru: Bir lojik devreye, bağlantıları aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bağlı olan 2 buton ile, 3 led şu şekilde kontrol edilmek isteniyor. A butonuna bastığımızda LED haricinde diğerleri yansın, B butonuna bastığımızda LED3 haricinde diğerleri yansın, her iki butona aynı anda bastığımızda sadece LED2 yansın, hiçbir butona basılmamış ise hiçbir led yanmasın isteniyor. Bu istekleri yerine getirecek olan devreyi lojik kapılar ile tasarlayınız. A BUTONU B BUTONU TASARIMI YAPILACAK DEVRE LED LED2 LED3 NOT: Tasarımı yaparken şu aşamaları yerine getireceksiniz: Doğruluk tablosunu oluşturunuz (2 giriş olduğundan 2 2 =4 seçenek olduğunu unutmayınız). Her bir çıkış için bir karno haritası düzenleyerek indirgenmiş çıkış fonksiyonlarını elde ediniz (2 giriş olduğundan ikilik karno haritaları kullanacaksınız). Çıkışa 3 led bağlı olduğundan, devrenin 3 adet çıkışı olduğunu ve 3 adet çıkış fonksiyonu elde edeceğinizi unutmayınız. Elde ettiğiniz indirgenmiş fonksiyonları yerine getirecek devreyi, lojik kapılar ile gerçekleştiriniz. Flip-flop entegrelerini, katalogları ve interneti kullanarak inceleyeniz, çeşitleri, isimleri hakkında bilgi toplayınız ve entegre görünümleri çizerek doğruluk ve fonksiyon tablolarını oluşturunuz. 65

11 3. FLİP-FLOPLAR Flip-floplar yapısında lojik kapılar olan, yani lojik kapılar ile gerçekleştirilmiş özel elemanlardır. Daha önceki devrelerimizde, araştırma konusunda da incelemiş olduğunuz gibi yalnızca veri girişi ve veri çıkışı vardır. Çıkışların ne olacağını, yalnızca girişteki değerler belirler. Giriş değerleri değiştikçe çıkış ifadesi de buna bağlı olarak değişir. Flip-floplar ise ardışıl devrelerde kullanılır ve bir zamanlama palsi vardır. Ayrıca flip-flopların en önemli özelliği çıkış değerlerinin bir önceki çıkışa da bağlı olmasıdır. Tabi burada açıklanacak çok kavram var. Burada kısaca değineceğiz ama kavramları konu ilerledikçe daha iyi anlayacaksınız. Lojik devreler, kombinasyonel (combinational) ve ardışıl (sequential) olmak üzere 2 bölümde incelenebilir. Kombinasyonel devrelerde, herhangi bir andaki çıkış, sadece o andaki girişler tarafından belirlenir. Önceki çıkış değerlerinin sonraki çıkışa hiçbir etkisi söz konusu değildir. Ardışıl devrelerde ise bir önceki çıkış, mevcut girişlerle birlikte sonraki çıkışı tayin eder. Başka bir deyişle ardışıl devrelerin bellek özelliği vardır. Yani çıkışları aklında tutar ve giriş olarak kullanır. Bu modülde, flip-floplarla devre tasarımının genel mantığını anlatacağız ama, aslında flip-floplarla devre tasarımını daha çok sayıcılar konusunda göreceksiniz. Çünkü sayıcıların tasarımı flip-floplarla gerçekleştirilmektedir. Ayrıca, bilgisayar sistemlerindeki kaydedicilerin ve bellek birimlerinin yapısında da flip-flop vardır. Bu öğrenme faaliyetinde işleyeceğimiz konulardan aklınızda kalması gereken en önemli hususlar, flip-flopların sembolleri ve doğruluk tabloları (yani flip-flopların girişleri ne olursa çıkışının ne olacağı) olmalıdır. Flip-flopların temel özellikleri ile, tetikleme çeşitleri bilinmeli ve flip-floplarla tasarım konusu, aşamaları ile birlikte çok iyi anlaşılmalıdır. 3.. Flip-Flop Çeşitleri Flip-floplar başlıca 4 çeşittir. Bunlar; RS flip-flop JK flip-flop D flip-flop T flip-flop Birde bunlara ilave olarak Preset/Clear girişli flip-floplar vardır. Her bir flip-flop çeşidinin Preset/Clear girişli olanı vardır. Yani Preset/Clear girişli RS flip-flop, Preset/Clear girişli JK flip-flop, Preset/Clear girişli D flip-flop ve Preset/Clear girişli T flip-flop vardır. Her bir flip-flop ilerde konu olarak teker teker işlenecek ve özellikleri belirtilecektir. 66

12 3.2. Flip-Flop Özellikleri Flip-flopların genel özellikleri şunlardır: Her birinde saat (clock) girişi bulunmaktadır. Bu girişe kare dalda şeklindeki tetikleme sinyali bağlanır ve flip-flop bu sinyal ile çıkışlarını değiştirir. Daha önceki devrelerimizde girişler değişince çıkışlar hemen değişiyordu. Flipfloplarda ise çıkışların değişmesi için girişlerin değişmesi yetmez. Bu değişim emrini tetikleme sinyali verir. Bunun nasıl olduğunu ve çeşitlerini, flip-flopların tetiklenmesi konusunda göreceksiniz. Flip-flobun vereceği çıkış girişlere bağlı olmakla birlikte, aynı zamanda bir önceki çıkışa da bağlıdır. Yani bir geri besleme söz konusudur. Bir önceki çıkış, sanki bir sonraki çıkışın girişi gibi düşünülür. Flip-flopların doğruluk tablolarını incelediğimizde daha iyi anlayacaksınız. Girişlerine uygulanan sinyal değişmediği müddetçe çıkış durumunu korurular. Flip-floplar bitlik bilgiyi saklayabilirler. Giriş sinyallerine göre çıkış ya lojik yada lojik olur. Her bir flip-flobun Q ve Q olmak üzere 2 çıkışı vardır. Q çıkışı ise Q, Q çıkışı ise Q olmaktadır. Uygulamada hangi çıkış işimize yarayacaksa o kullanılır. Esas çıkış Q çıkışıdır. Eğer Q çıkışının değilini kullanmak gerekirse ayrıca bir DEĞİL kapısı kullanmaya gerek yoktur. Flip-floplar ardışıl devrelerin temel elemanıdır. Flip-floplar bir çeşit çift kararlı multivibratörlerdir. Multivibratörler konusu bir sonraki öğrenme faaliyetinde anlatılacaktır. Flip-floplarla tasarlanacak devre şeması genel olarak şu şekildedir: ÇIKIŞLAR Q3 Q2 Q Tetikleme Sinyali TASARIMI YAPILACAK DEVRE 67

13 NOT: Burada dikkatimizi çekecek olan nokta tetikleme sinyali dışında bir giriş olmamasıdır. Bu şekilde tasarlanmış bir devre çıkışları, gelen her tetikleme sinyali ile birlikte sırası ile ardışıl olarak değişir durur. Tasarım konusunda daha ayrıntılı incelenecektir RS Flip-Flop RS flip-flop aşağıdaki sembolde görüldüğü gibi S (Set=Kur) ve R (Reset=Sıfırla) isimlerinde 2 girişe sahip bir flip-flopdur. Burada anlatacağımız RS flip-flobun tetikleme sinyali yoktur. Çünkü tetiklemesiz RS flip-flop, flip-flopların temelini oluşturmaktadır. Ama şunu unutmayın ki aslında flip-floplarda tetikleme girişi vardır. S R RS-FF Q Q Şekil 3.: RS Flip-flop blok şeması RS flip-flop VEYADEĞİL (NOR) kapısıyla gerçekleştirilebildiği gibi VEDEĞİL (NAND) kapısıyla da gerçekleştirilebilir. Her iki lojik devre ve doğruluk tabloları şu şekildedir: Veyadeğil Kapıları ile Yapılmış RS Flip-Flop Girişler Çıkışlar S R Q + Q + Q Q R A Q İstenmeyen Durum B S Q Şekil 3.2: RS flip-flop lojik devresi ve doğruluk tablosu 68

14 Doğruluk tablonun satırlarını incelersek;. satırda, S= ve R= dır. Bunun anlamı çıkışa hiçbir müdahale olmasın. Çıkış aynı konumunda kalmaya devam etsin. Yani çıkış ise olarak kalsın, ise olarak kalsın demektir. Bir başka ifade ile bir önceki çıkış ne ise o değişmesin demektir. Önemli NOT: Buradaki tabloda daha sonra çok kullanılacak olan bir hususu açıklamak istiyorum. Doğruluk tablosuna dikkat ettiyseniz. satırdaki çıkışlarda veya ifadeleri yerine Q ve Q ifadeleri bulunmaktadır. Ayrıca çıkışları gösteren ifadelerde Q + ve Q+ şeklinde gösterilmektedir. Burada + ile gösterilen çıkışlar bir sonraki çıkış anlamındadır. Yani Q + bir sonraki çıkışı, Q ise şimdiki durumu ifade etmektedir. Tablonun birinci satırını bu bilgiler ışığında tekrar okuyacak olursak şunu söylememiz gerekir: Eğer S= ve R= girişlerini uygularsak çıkış değeri değişmez. Şu andaki çıkış ne ise aynen kalır. 2. satırda, S= ve R= dır. Bilindiği gibi R girişi RESET (SIFIRLA) anlamındaki giriştir ve bu girişin olması demek, çıkışı sıfırla demektir. Sıfırlamak, çıkışı yapmak demektir. Burada esas çıkışın Q olduğunu ve diğer çıkışın Q nun değili olduğunu unutmayın. Devreyi inceleyecek olursak çıkışın sıfırlanacağını görebiliriz. R= olduğundan A kapısı çıkışı olur. Çünkü VEDEĞİL kapısının girişlerinden en az birisinin olması demek VEDEĞİL kapısının çıkışının olması demektir. 3. satırda, S= ve R= dır. Bilindiği gibi S girişi SET (KUR) anlamındaki giriştir ve bu girişin olması demek, çıkışı kur demektir. Kurmak, çıkışı yapmak demektir. Devreyi inceleyecek olursak çıkışın olacağını görebiliriz. S= olduğundan B kapısı çıkışı olacak demektir. Yukarda da söylediğimiz gibi VEDEĞİL kapısının girişlerinden en az birisinin olması demek VEDEĞİL kapısının çıkışının olması demektir. A kapısının girişlerine bakarsak R= ve B kapısının çıkışından gelen olduğunu görürüz. Bir VEYADEĞİL kapısının girişleri () oluyorsa çıkışı olacak demektir. 4. satırda ise istenmeyen bir durum vardır. Tabloya baktığımızda her iki çıkışında olduğunu görürüz. Halbuki çıkışlar birbirinin tersi olmalıydı. Yani biri iken diğeri, biri iken diğeri olmalıydı. Devreyi incelersek S= ve R= değerlerine karşılık her iki çıkışında olacağını rahatlıkla görebiliriz. Çünkü bildiğiniz gibi, VEDEĞİL kapısının girişlerinden en az birisinin olması demek VEDEĞİL kapısının çıkışının olması demektir. Bu şart her iki kapı içinde gerçekleşmiş durumdadır. Her iki çıkışın sıfır olması durumu istenmeyen bir durum olduğundan S= ve R= girişleri kullanılmaz. Zaten bu sıfırla ve kur mantığına da aykırıdır. S= olunca çıkışı yapacaktı ve R= olduğunda ise çıkışı yapacaktı. Her ikisinin birden emir vermesi çıkışın ne olacağı konusunda kararsızlık meydana getirir. Bu durum bir askere rütbeleri aynı 2 komutanın, 2 ayrı komut vermesi gibidir. Komutanlardan biri askere Yürü emrini verirken diğeri Dur emri vermektedir. Sizce asker hangisini yapsın? Bence 2 komutan yerine komutan olması daha iyidir. Eğer illâki 2 komutan olacaksa, biri emir verirken diğeri susmalıdır. Yani S= iken R= veya R= iken S= olmalıdır. 69

15 Vedeğil Kapıları ile Yapılmış RS Flip-Flop Girişler Çıkışlar S R Q + Q + Q Q İstenmeyen Durum S S A Q R R B Q Şekil 3.3: RS flip flop-lojik devresi ve doğruluk tablosu Burada da satırları yukarıdaki mantık ile inceleyebilirsiniz. Bildiğiniz gibi VEDEĞİL kapısının girişlerinden en az birinin olması demek, çıkışın olması demektir. S= ve R= uygulandığında A ve B kapılarının girişlerine uygulanmış olur ve her iki kapının çıkışı da olur. Yine bu durum istenmeyen ve kullanılmayacak durumdur. UYGULAMA Eğer isterseniz aşağıdaki devre bağlantı şemasını kullanarak RS FF leri daha iyi inceleyebilirsiniz. Şekil 3.4: RS flip-flop uygulama şeması 7

16 3.4. Tetiklemeli RS Flip-Flop VEYADEĞİL kapıları ile yapılmış RS flip-flobun girişlerine VE kapıları ilave ederek veya VEDEĞİL kapıları ile yapılmış RS flip-flobun önüne VEDEĞİL kapıları ekleyerek tetiklemeli RS flip-flop yapabiliriz. Bundan sonra işleyeceğimiz konularda VEYADEĞİL kapıları ile yapılmış flip-flopları esas alacağım ve sadece onların şekillerini çizeceğim. Eğer isterseniz bu konu ile ilgili kitaplardan VEDEĞİL ile çizilmiş flip-flop devrelerini de bulabilirisiniz. R RS-FF Q S Q CK CK Q R Q S Şekil 3.5: Tetiklemeli RS flip-flop blok şeması ve lojik devresi Buradaki CK (Clock) girişi tetikleme sinyalini gireceğimiz yerdir. Bu girişten kare dalga uygulanır. Flip-flobun çıkışlarının değişebilmesi için bu kare dalgaya ihtiyaç vardır. R ve S girişleri değişmiş olsalar dahi kare dalganın palsi gelmeden çıkış konum değiştirmez. R ve S değiştiğinde flip flop çıkışlarını değiştirmek için hazır bekler. Bu aynen koşu yarışına başlayacak olan koşucuların durumu gibidir. Nasıl ki koşucular önce hazır hale gelirler ve beklerler. Ondan sonrada BAŞLA komutunu bildiren ses ile yarışa başlarlar. İşte aynen koşucularda olduğu gibi burada da çıkışlar konum değiştirmek için CK sinyalini beklerler. Saat darbesine (clock palsi) göre konum değiştirme entegrenin yapısına göre 3 şekilde olabilir. Bu konuyu Flip Flopların Tetiklenmesi başlığıyla işleyeceğiz. Not: Bundan sonra karışıklık olmaması açısından doğruluk tablolarında yalnızca Q çıkışı gösterilecektir. Diğer çıkışın ise Q çıkışının değili olduğu unutulmamalıdır. CK S R Q + 7 Q Şekil 3.6: Tetiklemeli RS flip-flop doğruluk tablosu Doğruluk tablosunun okunması: Saat darbesi geldiğinde S= ve R= ise çıkış değişmemektedir. Saat darbesi geldiğinde S= ve R= ise çıkış olmaktadır. Saat darbesi geldiğinde S= ve R= ise çıkış olmaktadır. Saat darbesi geldiğinde S= ve R= ise istenmeyen durumdur.

17 Örnek olması açısından bir RS FF entegresi Şekil 3.7 de verilmiştir. Sizde başka RS FF entegrelerin katalog bilgilerini inceleyebilirsiniz (FF=Flip Flop anlamındadır). Şekil 3.7: DM74L7N RS flip flop entegresi Diğer RS FF entegrelerini internette RS Flip Flop yazarak aratabilirsiniz. Yukarıdaki entegre düzey tetiklemelidir. Şimdi isterseniz yeri gelmişken diğer flip flop çeşitlerine geçmeden tetikleme konusunu inceleyelim. Çünkü flip flopların nasıl çalıştığını anlayabilmek için tetikleme konusunu anlamak gerekiyor Flip Flopların Tetiklenmesi ve Tetikleme Çeşitleri Flip floplar saat darbesi, veya tetikleme palsi denilen kare dalga sinyal ile tetiklenirler. FF lerin CK girişlerine bu kare dalga sinyal bağlanır. Bu kare dalga sinyaller ise osilatör devreleri ile üretilirler. Yani flip flopları kullanabilmek için bir kare dalga osilatörüne ihtiyaç vardır. İleride size bu osilatör devreleri verilecektir. Tetikleme palsi, V ila 5V arasında değişen bir kare dalgadır. Yani lojik ile lojik arasında değişen bir işarettir. Değişik frekanslarda olabilir. 5V V Şekil 3.8: Kare dalga şekli Temelde 3 çeşit tetikleme şekli vardır. Bunlar; pozitif kenar (çıkan kenar) tetiklemesi, negatif kenar (inen kenar) tetiklemesi ve düzey tetiklemedir. Kare dalganın durumundan durumuna geçtiği andaki tetiklemeye pozitif kenar tetiklemesi denir. Çıkışlar, kare dalganın, her sıfırdan bire geçişinde konum değiştirirler. Yani BAŞLA sesinin geldiği anlar bu anlardır. Şekil 3.9 üzerinden inceleyecek olursak, bu kare dalganın RS flip flobun CK girişine uygulandığını düşünelim. t, t 2 ve t 3 anlarında RS flip flop çıkışları, girişlere ve şu andaki çıkışa bağlı olarak değişecektir. 72

18 5V V t t t 2 Şekil 3.9: Pozitif kenar tetiklemesi ve gösterimi Meselâ, RS FF in t anındaki çıkışının ve girişlerinin S=, R= olduğunu düşünelim. Eğer RS FF in doğruluk tablosuna bakarsak S=, R= iken çıkışın olması gerektiğini göreceksiniz. t anından t anına gelinceye kadar geçen sürede S=, R= olduğu halde RS FF in çıkışı olarak kalacaktır. Ama t anına gelindiğinde çıkış hemen olacaktır ve çıkış bu konumunu yani durumunu t2 anına gelinceye kadar sürdürecektir. Eğer t2 anına kadar girişlerde bir değişiklik yapılmaz ise çıkış, konumunu t2 anı geçse bile sürdürmeye devam edecektir. Biz t anından hemen sonra girişleri değiştirdiğimizi ve S= ve R= yaptığımızı düşünelim. Bu durumda t2 anı geldiğinde Q çıkışı olacaktır. t2 anından sonrada çıkışları S= ve R= yaptığımızı düşünürsek, t3 anına gelindiğinde o andaki çıkış ne ise aynen kaldığını göreceğiz. t2 ile t3 arasındaki zamanda çıkış olduğundan, t3 anından sonrada çıkış olarak kalacaktır. Eğer t2 ile t3 arasındaki zamanda çıkış olsaydı, t3 anından sonraki çıkışta olacaktı. Böylece tetikleme kavramı ile birlikte, bir önceki çıkış ve bir sonraki çıkış kavramlarını daha iyi anladığınızı umuyorum. t den t2 ye kadar geçen süre ne kadardır? Biz bu sürede girişleri nasıl değiştireceğiz? gibi sorular aklınıza geliyorsa bunların cevabını ilerde öğreneceksiniz. Kare dalganın durumundan durumuna geçtiği andaki tetiklemeye negatif kenar tetiklemesi denir. Çıkışlar, kare dalganın, her birden sıfıra geçişinde konum değiştirirler. Yani BAŞLA sesinin geldiği anlar bu anlardır. Yukarda anlattığımız örnek ışığında negatif kenar tetiklemeyi düşünebilirsiniz. 5V V t t t 2 Şekil 3.: Negatif kenar tetiklemesi ve gösterimi Kataloglarda veya birçok kullanım alanında ve ler söz ile ifade edilmektense şekil ile gösterilirler. Şimdi bununla ilgili bir örnek yapacağız. Lütfen örneği dikkatlice inceleyerek anlamaya çalışın. 73

19 Örnek: Bir negatif kenar tetiklemeli RS FF in giriş dalga şekilleri aşağıda gösterildiği gibi ise, çıkış dalga şeklini çiziniz. (t anındaki çıkışı olarak alınız.) Tetikleme Palsi R Girişi S Girişi ÇIKIŞ 5V V 5V V 5V V 5V V t t t 2 t 3 t 4 Çözüm: Bu problemi çözebilmek için sadece t, t 2, t 3 ve t 4 anlarındaki değerlere bakmak yeterli olacaktır. t anında R=, S= ve Q= dır. Bu durumda t anında çıkış olacaktır. Bu durum t 2 anına kadar devam edecektir. t 2 anında R=, S= ve Q= dır. Bu durumda t 2 anında çıkış olacaktır. Bu durum t 3 anına kadar devam edecektir. t 3 anında R=, S= ve Q= dir. Bu durumda t 3 anında çıkış olacaktır. Bu durum t 4 anına kadar devam edecektir. t 4 anında R=, S= ve Q= dır. Bu durumda t 4 anında çıkış olarak kalmaya devam edecektir. Bu durum bir sonraki tetikleme zamanına kadar sürecektir. Bu açıklamalar ışığında çıkış şeklini çizebiliriz: Tetikleme Palsi R Girişi S Girişi ÇIKIŞ 5V V 5V V 5V V 5V V t t t 2 t 3 t 4 74

20 Kare dalganın olarak kaldığı veya olarak kaldığı durumlarda çıkışın değişmesine düzey tetikleme denir. Şekil 3.: Düzey tetikleme 5V V 5V V Flip floplar tetikleme şekillerine göre de çeşitlere ayrılırlar ve sembollerinden hangi tetikleme ile çalıştığı anlaşılabilir. Şekil 3.2: Tetikleme şekillerine göre flip flop sembolleri Bir flip flobun hangi tetikleme ile çalıştığını anlamak için CK girişindeki şekle bakmak gerekir. Yukarıdaki sembollerde hangi şeklin neyi temsil ettiği görünmektedir. Buraya kadar tetikleme şekillerini öğrendik. Bir flip flobun çalışabilmesi için CK girişinden kare dalga vermek gerektiğini öğrendik. Peki bu kare dalgayı nasıl üreteceğiz? Şimdi sizlere devrelerinizde kullanılmak üzere bazı kare dalga osilatörü devrelerini vereceğim. İsterseniz bu devreleri yaparak uygulamalarınızda kullanabilir, isterseniz daha değişik osilatörler kullanabilirsiniz Entegresi ile Yapılan Kare Dalga Osilatörü Bu devre çok kullanışlı ve frekansın istenildiği gibi ayarlandığı bir devredir. 555 entegresi ise çok rahatlıkla bulabileceğiniz bir entegredir. 75

21 Şekil 3.3: 555 Entegreli kare dalga osilatör Entegresi ile Yapılan Pals Üreteci Yukarıdaki osilatör devresinde, 3 nolu bacaktan yani çıkıştan, devamlı şekilde kare dalga üretilir. Kare dalganın devamlı olması flip flop çıkışlarını gözlememizi zorlaştırabilir. Gerçi frekansı düşürüp tetikleme zamanları arasındaki süreyi uzatabiliriz ama en güzel çözüm manuel (el ile) olarak kare dalga üretmektir. Yani devamlı çıkış veren bir kare dalga osilatör yerine, butona her bastığınızda yalnızca saat darbesi üreten devre kullanmak, çıkışları daha iyi gözleyebilmemizi sağlayacaktır. Böylece butona her basışımızda çıkışlar değişecek, butona basmadığımız sürece çıkış durumunu koruyacaktır. Şekil 3.4: Pals üreteci devresi 76

22 Malzemeler x 74 entegre 2 x 2.2 KΩ direnç x 39 Ω direnç x LED x iki konumlu buton 5V güç kaynağı Daha önce yaptığımız örnekte t, t2, t3, t4... anlarında çıkışlar değişiyordu. Şimdi ise t, t2, t3, t4 anlarını kendimiz oluşturabiliriz. Butona bastığımız anlar t, t2, t3, t4... anlarıdır. Bu şekilde flip flopların çalışmasını incelemek daha kolay olacaktır. İlerde yapacağınız flip flopların çalışmasını inceleyeceğiniz uygulamalarda bu devreyi kullanabilirsiniz JK Flip-Flop Bildiğiniz gibi RS FF lerde R= ve S= olduğunda belirsizlik durumu oluşuyordu ve bu girişlerin kullanılmaması gerekiyordu. İşte bu durumu yok etmek için RS FF geliştirilerek JK, D ve T flip floplar bulunmuştur. Bu flip floplarda belirsizlik durumu yoktur ve eğer yapılarını incelerseniz, RS flip floba ilaveler yapılarak geliştirildiğini görebilirsiniz. JK flip flop için, RS flip flobun geliştirilmiş modelidir diyebiliriz. JK flip flobunda, RS flip flop gibi iki girişi vardır. Bu girişler mantık olarak RS girişlerine benzemektedir. Burada J girişi Kur girişi, K ise Sıfırla girişi gibi düşünülebilir. JK FF in RS FF den tek farkı J=, K= durumunda belirsizlik olmamasıdır. Bu durumda çıkış, bir önceki çıkışın tersi olmaktadır. Yani J=, K= olduğunda çıkış ise, ise olmaktadır. Diğer durumlarda ise JK FF in çıkışları RS FF gibidir. Yani; J=, K= olduğunda çıkış değişmemektedir (S=, R= olduğunda olduğu gibi). J=, K= olduğunda çıkış olmaktadır (S=, R= olduğunda olduğu gibi). J=, K= olduğunda çıkış olmaktadır (S=, R= olduğunda olduğu gibi). J=, K= olduğunda çıkış Q olmaktadır. (S=, R= olduğunda belirsizlik oluyordu.) JK-FF J Q CK Q K J K CK Q Q Şekil 3.5: JK flip flop sembolü ve lojik devresi 77

23 CK J K Q + Q Q Şekil 3.6: JK flip flop doğruluk tablosu Şekil 3.7: DM74LS76N UYGULAMA JK flip flop entegresi kullanarak devreyi kurunuz. CK girişine kare dalga osilatörünün çıkışını bağlayınız. Girişleri ve çıkışları gözlemleyebilmek için, giriş ve çıkışlara led bağlayınız. Girişlere ve verebilmek için anahtar bağlayınız. Doğruluk tablosundaki giriş değerlerini vererek çıkışları gözlemleyeceksiniz. Bu uygulamayı yaparken kurduğunuz devrenin doğruluk tablosundaki değerleri verip vermediğini kontrol etmenin yanında, giriş akım ve gerilim değerleri ile, çıkış akım ve gerilim değerlerini ölçmenizi ve doğruluk tablosuna eklemenizi tavsiye ederim. Not: Genelde flip flop entegreleri preset/clear girişli olarak üretilirler. Preset/Clear girişli entegreleri ilerde öğreneceksiniz. O yüzden bu uygulamayı preset/clear girişli flip flopları öğrendikten sonrada yapabilirsiniz T Flip-Flop T flip flop, JK flip flobun giriş uçları kısa devre edilerek tek girişli hale getirilmiş şeklidir. O yüzden T FF entegresi yerine, JK FF entegresi alınıp girişleri kısa devre edilerek T FF entegresi yapılabilir. Zaten piyasada T flip flop yerine, JK flip flop kullanılmaktadır. 78

24 T JK-FF J Q CK Q K = T T-FF CK Q Q Şekil 3.8: T flip flop blok şeması JK FF in girişlerinin birbirine bağlanarak tek girişli hale getirilmesi demek, J ve K girişlerinden ayrı ayrı değerler girilemeyecek yani biri ne ise diğeri de o olacak demektir. T= ise J= ve K= demektir ki bunun sonucunda çıkış Q + = Q olur. T= ise J= ve K= demektir ki bunun sonucunda çıkış Q + = Q olur. Bunun anlamı T FF in girişine verilirse çıkış değişmez, verilirse çıkış, bir önceki çıkışın tersi olur demektir. Başka bir ifadeyle; T= durumunda; şu andaki çıkışı ise olarak kalmaya devam edecek, şu andaki çıkışı ise olarak kalmaya devam edecek demektir. T= durumunda; şu andaki çıkışı ise olacak, şu andaki çıkışı ise olacak demektir. Burada ilginç bir örnek vermek istiyorum. Eğer bir T flip flobun girişine her zaman verirseniz çıkış ifadesi şu şekilde değişecektir. Her tetikleme sinyali geldiğinde T FF in çıkışı ise olacak, ise olacaktır. Yani T FF in çıkışı sıra ile ve olup duracaktır. Bu mantığı ilerde sayıcılar kısmında kullanacaksınız. Aklınızda tutmaya çalışırsanız iyi olur. Şimdi sözle anlattığımız bu durumu birde dalga şekilleri ile anlatalım. Örnek: Aşağıda verilen bağlantı durumuna göre çıkış dalga şeklini çiziniz. T T-FF CK Q Q? 79

25 Şekilden de anlaşılacağı gibi bir T FF in girişine verilmiş, yani bu giriş +5V a bağlanmıştır. Ayrıca şekildeki T FF in negatif kenar tetiklemeli bir FF olduğuna dikkatinizi çekmek istiyorum. Cevap: T= olduğuna göre çıkış, tetikleme sinyalinin her inen kenarında ise, ise olup duracaktır. Tetikleme Palsi T Girişi ÇIKIŞ 5V V 5V V 5V V t t Not: Aynı örneğin J= ve K= ile elde edilebileceğini unutmayın. t 2 t 3 t 4 T CK Q CK T Q + Q Q Q Şekil 3.9: T Flip flop lojik devresi ve doğruluk tablosu 3.8. D Flip-Flop D (Data) tipi flip flop, bilgi kaydetmede kullanılan bir flip flopdur ve genellikle kaydedici devrelerinde kullanılır. D tipi flip flop, JK tipi flip floba bir DEĞİL kapısı eklenip girişleri birleştirilerek elde edilir. D tipi flip flopda giriş ne ise, her gelen tetikleme palsi ile çıkış o olur. 8

26 D-FF D CK Q Q D CK Q Q Şekil 3.2: D Flip flop blok şeması ve lojik devresi CK D Q + Şekil 3.2: D FF Doğruluk tablosu Şekil 3.22: DM7474N entegresi 3.9. Preset/Clear Girişli Flip-Floplar Daha öncede söylediğimiz gibi her flip flobun birde preset/clear girişli olan çeşidi vardır. Mantık aynı olduğundan burada her birini teker teker açıklamayacak, JK flip flop üzerinde konuyu anlatacağım. Preset/clear girişli JK flip flop en gelişmiş flip flopdur diyebiliriz. Çünkü bu flip flop ile diğer tüm flip flopları kolaylıkla elde edebiliriz. 8

27 CLR (Clear) JK-FF J Q CK Q K PR (Preset) Şekil 3.23: Preset/clear girişli jk flip flop blok şeması Şekilde de görüldüğü gibi J,K ve CK girişlerine birde PR (preset) ve CLR (clear) girişleri eklenmiştir. Bu girişlerin Türkçe karşılıklarını söylememiz gerekirse preset=ön kurma ve clear=temizle anlamındadır. Ön kurma, üst seviye kurma anlamındadır. Daha önce set (kurma) işleminin ne demek olduğunu RS FF leri incelerken görmüştük. Kurma, çıkışı yapma anlamına gelmekteydi. PR girişi de çıkışı yapan giriştir. Diğerinden farkı daha üst bir yetkiye sahip olmasıdır. CLR girişi ise, aynı reset girişinde olduğu gibi, çıkışı temizleyen yani yapan giriştir. Yine bu girişin farkı bir üst yetkiye sahip olmasıdır. Yani askeriyede olduğu gibi ast üst ilişkisi vardır girişler arasında. Şimdi bu ast üst ilişkisini biraz açalım. Bildiğimiz gibi askerde en üst rütbeli komutan ne derse o olmaktadır. Nasıl ki onun altında rütbedeki kişiler ne derse desin, en üst rütbelinin sözü geçerli olmaktaysa, burada da en üst rütbeli komutanlar PR ve CLR girişleridir. Eğer bu girişler bize bir şey yapmamızı emrediyorsa, diğer girişler ne olursa olsun çıkış, PR ve CLR girişlerinin emirleri doğrultusunda olacaktır. Şunu da unutmamak gerekir ki üst rütbeliler, her zaman şunu yapın! diye kesin emirler vermezler. Bazen de alt rütbedeki subayını çağırıp ona: Askerleri alın ve ne isterseniz o eğitimi yaptırın. Yetkiyi size bırakıyorum. Askeri tabirle Emir komuta sizde. derler. İşte bu anlattığımız hikayenin ışığında, PR ve CLR girişlerini en üst rütbeli komutan olarak, CK girişini bir alt rütbeli komutan olarak, J ve K girişlerini ise en düşük rütbeli asker olarak düşünecek olursak şu sonuca varabiliriz: PR girişi, çıkışa olmasını emreden bir giriştir. Eğer PR girişi aktif ise diğer girişler her ne olursa olsun, hatta CK sinyali bile olmasın, çıkış olacaktır ve PR girişi aktif olduğu sürece çıkış değişmeyecek olarak kalmaya devam edecektir. Eğer burada dikkatinizi çektiyse, PR girişi aktif olduğu sürece tabirini kullandım. Yani PR girişi olduğu sürece şeklinde kullanmadım. Bunun bir sebebi var. Çünkü PR girişi ters mantık ile çalışan bir giriştir. Eğer şekle bakarsanız bu girişte o şeklinde bir sembol vardır. Bu o girişin ters mantık ile çalıştığını gösterir. Düz mantıkta PR= olması çıkışı yap demek olduğuna göre, ters mantıkta PR= olması çıkışı yap demek olacaktır. Yani PR= olması emir vermesi, PR= olması ise susması, emir vermemesi anlamındadır. Bu kadar karışık cümlelerden sonra özetle şunu söyleyelim: 82

28 PR= olduğunda PR girişi aktif demektir ve diğer girişler ne olursa olsun çıkış olacak demektir. PR= olduğunda ise PR girişi aktif değil demektir. CLR girişi ise, çıkışa olmasını emreden bir giriştir. Bu girişte PR girişi gibi ters mantığa göre çalışmaktadır. CLR= olduğunda CLR girişi aktif demektir ve diğer girişler ne olursa olsun çıkış olacak demektir. CLR= olduğunda ise CLR girişi aktif değil demektir. Burada yine bir sorun karşımıza çıkıyor. PR ve CLR girişleri aynı rütbelere sahip girişlerdir. Eğer ikisi birden emir verirse ne olacak? Yani PR= ve CLR= olursa ne olacak? Komutanlardan biri çıkışı yap diyor, diğeri ise yap diyor. Bu durumu yine istenmeyen durum olarak ilan edeceğiz ve bu şekildeki girişleri kullanmayacağız. PR ve CLR girişlerinin her ikisinin birden susması durumunda, yani PR= ve CLR= olması durumunda ise, daha önce öğrendiğimiz kurallar geçerlidir. Yani emir komuta CK girişindedir. Eğer CK girişinde tetikleme palsi yok ise, çıkış değeri değişmeyecektir. CK girişine tetikleme palsi geldiğinde ise J, K girişlerine göre çıkış değişecektir. Bunun doğruluk tablosunu daha önce incelemiştik. PR CLR CK J K Q + Q Q Şekil 3.24: Preset / clear girişli JK flip flop doğruluk tablosu Not: Daha önceden de bildiğiniz gibi fark etmez anlamındadır. Not: Tablonun son 4 satırının JK FF in doğruluk tablosu ile aynı olduğunu görebilirsiniz. Uygulama JK flip flop entegresi kullanarak devreyi kurunuz. CK girişine kare dalga osilatörünün çıkışını bağlayınız. Girişlere ve çıkışlara, gözlemleyebilmek için led bağlayınız

29 Girişlere ve verebilmek için anahtar bağlayınız. Doğruluk tablosundaki giriş değerlerini vererek çıkışları gözlemleyeceksiniz. Bu uygulamayı yaparken kurduğunuz devrenin doğruluk tablosundaki değerleri verip vermediğini kontrol etmenin yanında, giriş akım ve gerilim değerleri ile, çıkış akım ve gerilim değerlerini ölçmenizi ve doğruluk tablosuna eklemenizi tavsiye ederim. Aşağıda verilen devre şeması size uygulamayı yapmak için yardımcı olacaktır. Şekil 2.26: Preset/clear girişli jk flip flop uygulama devre şeması Not: Bu devrede, numaralı bacağa, kare dalga osilatörün çıkışını bağlamanız gerekiyor. Daha önce verdiğimiz osilatör devrelerinden birini kullanabilirsiniz. Araştırma : Yukarıda verilen devredeki entegre, eğer şekli incelerseniz göreceğiniz gibi, negatif kenar tetiklemesi ile çalışan bir entegredir. Eğer numaralı bacağa, yani entegrenin CK girişine, daha önce verdiğimiz el ile çalışan osilatör devresinin çıkışını bağlarsanız mantık olarak şunu gözlemlemeniz gerekir. Bu entegre, tetikleme sinyalinin her birden sıfıra inişinde çıkışlarını değiştirdiğine göre ve el ile tetiklemeli osilatör devresinde butona basmamak vermek, butona basılı tutmak ise vermek olduğuna göre, entegrenin çıkışları butona bastığımız anda değil, butondan elimizi çektiğimiz anda değişecektir. Yani butona bastığımızda entegrenin CK girişinden +5 V girecek, butona basılı tuttuğumuz süre içersinde +5 V girmeye devam edecek, ne zamanki butondan elimizi çektik, işte o an CK girişinden giren tetikleme sinyali +5V tan V a düşecektir. Lojik tabiriyle den a düşecektir. Bu durum düşen kenar tetiklemesi meydana getireceği için çıkışlar girişlere bağlı olarak değişecektir. Sizden bu durumun gerçekleşip gerçekleşmediğini gözlemlemenizi istiyorum. Ayrıca şunu not olarak belirteyim ki, yukarıdaki entegre içersinde 2 adet JK flip flop bulunmaktadır. Uygulamada ki devre bağlantı şemasında, soldaki flip flop 84

30 kullanılmıştır. Bu durum daha önceden alışkın olduğunuz bir durumdur. Ayrıca flip flobun negatif kenar tetiklemesi ile çalıştığını, içerisindeki şekle bakarak anlayabilirsiniz. Not: Sizlere çok bilinen bazı flip flop entegrelerinin isimlerini vermek istiyorum. Her üreticinin kendine göre kodları olduğunu unutmayın. Meselâ, DM ile başlayanlar Fairchild ve National firmalarının ürettiği entegreler, SN ile başlayanlar Texas şirketinin ürettiği entegrelerdir. Ayrıca başka harflerle başlayan ve değişik işler yapan entegreler de vardır. Meselâ, DM7473 entegresi JK flip flop iken, IRF7473 mosfet, TDA7473 regülatör entegreleridir. Öğrenme faaliyeti başındaki araştırma konusunu yapanlar bunu bileceklerdir. JK Flip Flop Entegreleri: DM7473, DM7473N, DM7476, DM7476N, SN7473, SN7473N, SN7476, SN7476N D Flip Flop Entegreleri: DM74LS74, DM7474N T flip flop, JK flip flop uçları birleştirilerek elde edildiğinden T FF yerine, JK FF kullanılmaktadır. RS FF ise belirsizlik durumu olan bir FF olduğu için kullanılmamaktadır. D FF inde, kaydedici ve bellek devrelerinde kullanıldığını, bitlik bilgiyi saklamaya yaradığını unutmayın. Kısacası, bizim tasarımda kullanacağımız en önemli flip flop JK flip flopdur. Ama bu diğer flip flopları tasarımda kullanamayız anlamına gelmez. 3.. Flip-Floplar ile Devre Tasarımı Flip floplarla devre tasarımından önce tasarım ile ilgili bazı hususları hatırlatmak istiyorum. Tasarım yapabilmek, iş hayatında karşınıza çıkabilecek bir probleme çözüm bulabilmek demektir. Biz burada temel bazı örnekleri inceleyeceğiz. Sizden beklediğimiz davranış ise, bu temel bilgiler ışığında kendinizi geliştirmeniz, size açılan pencereden etrafa bakıp düşünmeniz ve kendinizden de bir şeyler katarak bu bilgi dünyasına katkıda bulunmanızdır. Hayatta çözüme giden birçok yol vardır ve bu yolların hiçbiri kesin ve en son çözümler değildir. Her şey gelişmeye müsaittir. Dünyada hiçbir şey mükemmel değildir ama mükemmelliğe doğru bir gidiş vardır. Bize düşen görev, karşımıza çıkan problemlere en akılcı, en uzun süreli, en ekonomik ve optimal çözümler bulmaktır. Bazı öğrenciler, sanki dünyada her şey bulunmuş, bulunacak bir şey kalmamış düşüncesindeler. Evet şu andaki ilim, geçmişle kıyasla çok ileridedir ama bu ilimde son noktaya gelindiği anlamına gelmez. Kısaca sizlere şunu söylemek istiyorum. Daha bulunacak çok şey var, kat edilecek çok yol var ve bunu yapacak olanlar sizlersiniz Flip Floplarla Devre Tasarımı Aşamaları Aşama-: Tasarım ile ilgili sözel problemin alınması. İş hayatındaki problemler karşımıza soru olarak gelir. Sizin bir otomasyon sistemleri uzmanı olduğunuzu, bir işyerinizin olduğunu ve bir müşteri geldiğini düşünelim. Müşteri, otomasyon sistemlerinden, elektronikten anlamadığı için size gelmiştir. Şimdi müşteri ile sizin (Uzman) aranızda geçecek şu konuşmayı inceleyelim: 85

31 Müşteri: İyi günler. Uzman: İyi günler. Hoş geldiniz. Buyrun. Müşteri: Ben bir proje üzerinde çalışıyorum ve 3 adet elektrik motorunun, benim istediğim şekilde otomatik olarak çalışmasını istiyorum. Onunla ilgili devre yapabilir misiniz diye soracaktım. Uzman: Tabi olabilir. Siz ne istediğinizi tam olarak anlatırsanız yapabiliriz. Müşteri: Ben bir makine yapmaya çalışıyorum ve bu 3 motora bağlı çeşitli cihazlar var. Eğer bu 3 motor benim istediğim şekilde çalışırsa, yaptığım makine düzgün çalışacak. İşin mekanik kısmını tasarladım ama elektronik devre tasarımına ihtiyacım var. Uzman: Motorların hangi sıra ile çalışmasını istiyorsunuz? Müşteri: Eğer motorları MOTOR, MOTOR2 ve MOTOR3 diye isimlendirirsek, önce her 3 motorunda suskun olmasını, ardından yalnızca MOTOR in çalışmasını, sonra MOTOR ile MOTOR3 ün beraber çalışmasını, sonra yalnızca MOTOR2 nin çalışmasını, sonra MOTOR2 ile MOTOR3 ün beraber çalışmasını, sonra yalnızca MOTOR3 ün çalışmasını, sonra tekrar tüm motorların susmasını ve bunun bu şekilde sürekli olarak devam etmesini istiyorum. Uzman: Peki bu anlattığınız her bir periyotta motorların çalışma süreleri nedir? Yani diyelim ki MOTOR çalışıyor. MOTOR ne kadar süre çalıştıktan sonra, MOTOR ile MOTOR3 beraber çalışmaya başlayacaklar? Arada bekleme süresi olacak mı? Müşteri: Her aşamanın 5 sn olmasını istiyorum. Yani 5 sn MOTOR çalışacak, ardından bekleme olmadan 5 sn MOTOR ile MOTOR3 çalışacak, bunun ardından 5 sn MOTOR2 çalışacak... gibi devam edip gidecek. Ayrıca şunu eklemek istiyorum. Ayrı bir açma kapama anahtarı olmasını, anahtarı açtığımda sistemin çalışmasını, kapattığımda ise sistemin durmasını istiyorum. Uzman: Tabi olabilir. Sürelerin aynı olması güzel. Bu devrenin tasarımını kolaylaştırır. Peki kullandığınız motorların özellikleri nedir? Müşteri gerekli diğer detayları uzmana anlatır ve uzman tasarımı yapmaya başlar. Böylece sözel soruyu almış olduk. Şimdi sizlere konuşmada geçen örneğin nasıl tasarlanacağını anlatacağım. Aşama-2:Yapılacak olan devrenin ön tasarımının yapılması. Söz ile ifade edilmiş problemi müşteriden alan uzman, önce bu problemi hangi mantık ile çözeceğini, çözümde hangi malzemeleri kullanacağını düşünür. Bu problem, bir mikrodenetleyici ile çözülebilir, PLC ile çözülebilir, özel bir entegre ile çözülebilir, flip floplar ile devre tasarımı yaparak çözülebilir veya benim şu anda aklıma gelmeyen başka bir çözümü olabilir. Bu çözümlerden en uygun olanına karar vermelidir. Mikrodenetleyici ve PLC ile çözüm, pahalı olabileceği gibi, uğraştırıcı bir çözümdür ve bu iş mikrodenetleyici için çok basit kalmaktadır. Mikrodenetleyiciler ve PLC ler daha çok zor işler için kullanılmaktadır. Bu işte kullanılabilecek özel bir entegre olup olmadığını araştırmak 86

32 gerekir. Genelde çok sık kullanılan işler için özel entegreler üretilmektedir. Burada müşterinin isteği sadece kişiye özeldir. Ama yinede, başka amaç için üretilmiş bir entegre, müşterinin isteklerine cevap verebilir. Geriye çözüm olarak, devreyi flip floplar ile tasarlamak kalmaktadır. Bizim konumuz bu olduğu için biz bu çözüm üzerinde duracağız. Burada da gördüğünüz gibi, en iyi çözüme ulaşabilmek için geniş bir bilgi birikimine sahip olmak gerekiyor. Eğer PLC diye bir şey bilmiyorsanız, PLC ile çözüm düşünemezsiniz. Mikrodenetleyici bilmiyorsanız, bununla çözüm aklınıza bile gelmez. Daha öncede bahsettiğimiz gibi, iyi bir yemek için malzemeleri iyi tanımamız gerekir. Ne kadar çok malzeme, ne kadar çok yöntem, ne kadar çok entegre tanır isek, o kadar kaliteli, kalıcı ve optimum çözüm üretebiliriz. Biz burada konumuz gereği, flip floplarla tasarım yapmaya karar vermiştik. Şimdi sıra Tasarımda hangi flip flobu kullanacağız ve kaç tane flip floba ihtiyacımız var? sorusunun cevabını bulmaya geldi. Ben bu tasarımda preset/clear girişli JK flip flop kullanmanın uygun olacağını düşünüyorum. Eğer istenirse diğer flip floplar ile de tasarım yapılabilir. Piyasada kolay bulunan entegre kullanmak mantıklı olabilir ama bu tamamen size kalmıştır. Kaç tane entegre kullanacağız sorusunun cevabı ise 3 tür. Çünkü 3 adet motor demek 3 adet çıkış gerek demektir. Her bir flip flopta adet çıkış olduğuna göre, 3 adet JK FF kullanılacaktır. Örnekleri inceledikçe bunun ne demek olduğunu daha iyi anlayacaksınız. Ben daha önceden flip flop ile tasarlanan devre nasıl bir devredir bildiğim için Kaç tane flip flop gerekir? sorusunu kolayca cevaplayabiliyorum. Sizde değişik tasarım örneklerini inceledikçe ve öğrendikçe bunun gibi soruları kolaylıkla cevaplayabileceksiniz. Umarım artık bu sözden sonra Neden bu konuyu öğreniyoruz, ne işimize yarayacak? gibi sorular sormazsınız. Tasarlamayı planladığım devrenin genel şekli az çok bellidir. Çünkü flip floplar ile tasarlanacak devre şeklinin bazı temel özellikleri vardır. Flip flop Özellikleri konusunu anlatırken size flip floplarla tasarlanacak devre şeması vermiştim. Orada dikkat ederseniz giriş olarak tetikleme sinyali vardı ve çıkış olarak da Q 3 Q 2 Q çıkışları vardı. Bu çıkışlar her bir flip flobun ayrı ayrı çıkışlarıdır. Demek ki daha önce verdiğim blok diyagramını da, 3 adet flip flop kullanıldığını düşünerek çizmişim. Bizim örneğimizde de 3 adet flip flop kullanılması gerekmektedir. Bu tamamen tesadüfi bir durumdur. Yoksa flip floplarla devre tasarımı, istediğimiz sayıda flip flopla gerçekleştirilebilir. CLR Q Q 2 Tetikleme Sinyali J JK-FF- CK K CLR Q Q PR CLR JK-FF-2 J2 CK Q2 Q K2 PR CLR JK-FF-3 J3 CK Q3 Q K3 PR Q 3 Şekil 3.26: Tasarlanacak devrenin blok şeması 87

33 Daha önceki blok diyagram daha kapalı bir şekildi. Yukarıdaki şekilde ise bazı bağlantıların nasıl olacağı daha şimdiden gösterilmiştir. Şekle dikkat ederseniz tüm CLR girişleri birleştirilip tek bir CLR girişi haline getirilmiştir. Bunun anlamı CLR girişinden girilecek değeri tüm flip flopları etkileyecek ve Q Q 2 Q 3 çıkışları olacak demektir. Hatırlarsanız müşteri örneğimizde ayrı bir açma kapama anahtarı istemişti. İşte burada ki CLR girişi müşterinin bu isteğini yerine getirebilir. Bu girişe doğru bağlanacak bir anahtar ile sistemin çalışması kontrol edilebilir. CLR= olduğunda tüm çıkışlar olacak, CLR= olduğunda ise sistem normal çalışmasına devam edecektir. Çünkü PR girişleri de birleştirilip tek giriş haline getirilmiş ve bu girişe verilmiştir. Unutmayın ki vermek demek, bu giriş +5V hattına bağlanacak demektir. PR= olduğuna göre, çıkışlara emir verebilecek yüksek rütbeli tek komutan CLR girişidir. CK girişleri de birleştirilip tek giriş haline getirilmiştir. Bunun anlamı, gelen tetikleme sinyali, tüm flip floplara aynı anda verilecek demektir. Bu şekilde senkronizasyon yani flip flopların aynı anda çalışması sağlanmış olur. Eğer her bir flip flop inen kenarlı flip flop ise, gelen tetikleme sinyalinin, her birden sıfıra inişinde, 3 flip flopta aynı anda konum değiştirecektir, daha doğrusu her 3 flip flobun çıkışları aynı anda değişecektir. Tetikleme sinyalinin önemini daha iyi görmüş olmalısınız. Bu sinyale saat sinyali denilmesinin sebebi zamanı belirlemesindendir. Bu sinyal flip floplar ne zaman çıkışlarını değiştireceklerini belirlemektedir. Dijital elektronik devrelerinde zaman çok önemlidir. Müşterimizin isteklerinden bir tanesi de motorların çalışma sürelerinin 5 sn olması idi. Bunu sağlamanın yolu, tetikleme sinyalinin periyodunu 5 sn yapmak olacaktır. Böylece her 5 saniyede bir inen kenar durumu oluşacak ve motorlar 5 sn çalışmış olacaktır. Bu durumu, ileriki aşamalarda verilecek olan devre çıkışının sinyal ile gösterimi şeklini inceleyerek daha iyi anlayabilirsiniz. Tetikleme sinyalinin periyodunun 5 sn olabilmesi için frekansının f=/5=,2 Hertz olması gerekmektedir. Devremize bağlanacak osilatör devresinin çıkışı bu frekansa ayarlı olmalıdır. Yoksa motorlar istenilen süreler içersinde çalışmazlar. f=,2 Hz. T=Periyot T=5 sn. T=Periyot T=5 sn. Şekil 3.27: Örnekte kullanılacak tetikleme sinyalinin şekli Bunların dışında şekilde dikkat etmemiz gereken şey çıkışlardır. Her bir flip flobun çıkışı ayrı ayrı alınmış ve bu çıkışlar devrenin çıkışını meydana getirmiştir. Bu çıkışlara müşterinin motorları bağlanacaktır. Hangi çıkışa hangi motorun bağlanacağı önemlidir. Çünkü tasarım ona göre yapılacaktır. Buna karar verecek olan ise tasarımcıdır. Ben burada kolaylık olması açısından çıkışları Q Q 2 Q 3 diye isimlendirdim. Tahmin edeceğiniz gibi, MOTOR Q çıkışına, MOTOR2 Q 2 çıkışına ve MOTOR3 Q 3 çıkışına bağlanacaktır. Devreyi 88 5V V

34 tasarlayıp yaptıktan sonra müşteriye verirken bu husus belirtilmelidir. Eğer müşteri motor bağlantılarını bu şekilde gerçekleştirmezse projesi istediği gibi çalışmayacaktır. Burada şu hususu da kısaca belirtmek istiyorum. Motorlar bu çıkışlara direk bağlanamazlar. Çünkü bizim devremizin çıkış akımı motorları sürmek için yeterli değildir. Bu sebeple çıkışlar, motor sürücü entegrelerine bağlanırlar ve bu entegreler motorları sürerler. Bu konu şu anda bizi ilgilendirmemektedir ve elektroniğin ayrı bir konusudur. Demek ki sadece dijital elektronik öğrenmek yetmemektedir. Gelelim J ve K girişlerine. Gördüğünüz gibi bu girişlere şu anda bir şey yapılmamıştır. Peki ne olacak bu girişler? Neden bu girişleri de diğerleri gibi birleştirip tek giriş haline getirmedik? Çünkü bu girişleri nasıl bağlayacağımızı henüz bilmiyoruz. Tasarım için önümüzde daha yapmamız gereken aşamalar var. Tasarlayacağımız devrenin istediğimiz çıkışları vermesi, tamamen bu girişleri nasıl bağlayacağımıza bağlıdır. Bundan sonraki aşamalarda yapacağımız hatalar girişleri yanlış bağlamamıza ve sonuç olarak çıkışların yanlış olmasına sebep olur. Aşama-3: Yapılacak olan devrenin doğruluk tablosunun oluşturulması Doğruluk tablosu yapılacak olan devrenin nasıl çalıştığını gösteren bir tablodur. Eğer kendinizi bu konularda geliştirirseniz. ve 2. aşamaları atlayarak direk bu aşamadan başlayabilirsiniz. Müşteriden problemi sözel olarak alıp direk doğruluk tablosuna işleyebilirsiniz. Müşteri bizden çıkışların sıra ile şu şekilde olmasını istemişti: Q Q Q 2 3 Şekil 3.28: Örnek problemin çıkış değerleri tablosu Çıkışın olması buraya bağlı olan motorun çalışacağını, olması ise çalışmayacağını göstermektedir. Eğer istenirse bunun terside alınarak tasarım yapılabilir. Bu şekildeki tasarım düz mantığa göre yapılmış tasarımdır. Diğeri ise ters mantığa göre yapılmış tasarım olacaktır. Eğer müşteriden bu konuya özel bir istek gelmemişse düz mantığa göre tasarım yapmak daha kolay olacaktır. Ama bu konu da müşteriye açıklanmak zorundadır. Devrenin özelliklerini devreyi yapan bilir ve bu özellikler belirtilmelidir. Bazen öğrenciler gelip Hocam şu entegrenin özellikleri nelerdir?, gibi sorular veya bulduğu bir devreyi getirip Hocam bu devre nasıl çalışmaktadır? gibi sorular sormaktadırlar. Tabi ki çok kullanılan ve temel devre ve entegrelerin özellikleri hemen söylenebilir ama yüz binlerce devre, yüz binlerce entegre olduğu düşünülürse bu sorulara hemen cevap vermek zor olacaktır. En iyisi öğretmeninize gitmeden önce katalog bilgilerini araştırmak, yanınızda bulundurmak ve burada anlamadığınız konuları öğretmeninize sormak olacaktır. 89

35 Yukarıdaki tabloyu incelersek, çıkışların sıra ile,,,,, ve tekrar,,... şeklinde devam edeceğini görebilirsiniz. Daha doğrusu böyle olmasını müşterimiz istemektedir. Her tetikleme sinyali geldiğinde çıkışlar konum değiştirecektir. Burada çıkışın hangi durumdan hangi duruma geçtiği önemlidir. Birazdan bunu kullanacağız. Devrenin çalışmasını şu şekilde de söyleyebiliriz: Çıkışlar sıra ile, dan durumuna dan durumuna den durumuna dan durumuna den durumuna den başlangıç durumuna geçmiştir. Şimdi sıra geldi bu bilgiler ışığında doğruluk tablosunu oluşturmaya. Bizim devremizde 3 adet çıkış olduğuna göre bu çıkışlar 2 3 = 8 farklı şekilde olabilir. Bizim devremizde ise bu 8 farklı şekillerden 6 tanesi mevcuttur. Yani bizim devremizde olmayan ve çıkışlarının kullanılması istenmemektedir. Şimdi doğruluk tablosunu yazacağım ve daha sonra nasıl yazdığımı açıklayacağım. İlk yapılacak iş 8 adet çıkışı tabloya yerleştirmek olacaktır. Q Q2 Q3 Q + Q2 + Q3 + Şekil 3.29: Örnek problemin doğruluk tablosu Not: Buradaki lerin anlamı fark etmez demektir. Bizim devremizde ve çıkışları olmayacağı için bu çıkışların nereye gideceği fark etmez. Aslında buradaki tablo, daha önce verdiğimiz, örnek problemin çıkış değerleri tablosunun aynısıdır. Sadece gösterim farkı vardır. Daha önceki tabloyu Her saat darbesi geldiğinde, çıkış, bir alttaki çıkışa dönüşmektedir. şeklinde okumak gerekirken, şimdi verdiğimiz tabloyu Saat darbesi geldiğinde Q Q 2 Q 3 çıkışları Q + Q 2 + Q 3 + çıkışlarına dönüşür. şeklinde okuruz. Q + Q 2 + Q 3 + çıkışları bir sonraki çıkışı, Q Q 2 Q 3 çıkışları ise şimdiki çıkışları göstermektedir. Bunu daha önceki flip flop doğruluk tablolarında da görmüştük. 9

36 t= sn. Devrenin çıkışları doğruluk tablosu şeklinde gösterilebileceği gibi, çıkış sinyalleri şeklinde de gösterilebilir. Tetikleme Palsi Q Çıkışı Q Çıkışı 2 Q Çıkışı 3 t=5 sn. t= sn. t=5 sn t=25 sn. t=35 sn. t=2 sn. t=3 sn. t=4 sn. Şekil 3.3: Örnek problemin çıkış dalga şekilleri Örnek problemin çıkış dalga şekillerinin nasıl çizildiğini anladığınızı umuyorum. Bundan sonra size verilecek olan problemler, sözel olabilir, doğruluk tablosu verilerek sorulabilir veya çıkış dalga şekilleri verilerek sorulabilir. Bu üç şey arasında nasıl bir bağ olduğunu, aslında üçünün de aynı şeyi farklı şekillerde anlattığını anlamaya çalışın. Eğer buraya kadar olan kısmı iyi anlarsanız, tasarımın temellerini anlamışsınız demektir. Bundan sonra yapacağımız şeyler, kalıp halindeki belirli prosedürlerdir. Aşama-4: Tasarım tablosu hazırlanır. Tasarım tablosu, bize J ve K giriş uçlarının değerlerinin ne olması gerektiğini gösteren, devrenin tasarımında kullanılacak tablodur. Q Q2 Q3 Q + Q2 + Q3 + J K J 2 K2 J 3 K3 9

37 şeklinde bir tablo belirlenir. Burada J,K, J 2,K 2 ve J 3,K 3 3 adet flip flobun girişleridir. Şimdi sıra bu kutucukları doldurmaya geldi. Bunları doldurabilmek için JK flip flobun geçiş tablosuna ihtiyacımız var. Q Q+ J K Şekil 3.3: JK flip flop geçiş tablosu Bu geçiş tablosu bize, JK flip flobun çıkışının istenilen şekilde durum değiştirmesi için girişlerin ne olması gerektiğini söyler. Geçiş tablosunun satırlarını inceleyecek olursak:. satır bize, çıkışın iken olarak kalması için, girişlerden J nin olması gerektiğini, K nın ise ne olursa olsun fark etmeyeceğini söyler. 2. satır bize, çıkışın iken olması için, girişlerden J nin olması gerektiğini, K nın ise ne olursa olsun fark etmeyeceğini söyler. 3. satır bize, çıkışın iken olması için, girişlerden K nın olması gerektiğini, J nin ise ne olursa olsun fark etmeyeceğini söyler. 4. satır bize, çıkışın iken olarak kalması için, girişlerden K nın olması gerektiğini, J nin ise ne olursa olsun fark etmeyeceğini söyler. Not: Bu konu daha ayrıntılı olarak işlenecektir. JK flip flobun geçiş tablosunu kullanarak J ve K değerlerini yazabiliriz. Dikkat etmemiz gereken husus: J ve K değerleri için Q den Q + ya geçişi kullanmamız gerektiği, J 2 ve K 2 değerleri için Q 2 den Q 2 + ya geçişi kullanmamız gerektiği, J 3 ve K 3 değerleri için Q 3 den Q 3 + ya geçişi kullanmamız gerektiğidir. 92

38 Q Q2 Q3 Q + Q2 + Q3 + J K J 2 K2 J 3 K3 Şekil 3.32: J, K değerleri yazılmış tasarım tablosu Şimdi Q den Q + ya geçişe bakarak J ve K değerlerini yazalım.. satırda, FF in çıkışı dan e geçmiştir. Geçiş tablosuna bakarsak, çıkışın dan e geçmesi için J = ve K = olması gerektiğini görebilirsiniz. (Geçiş tablosundaki 2. satırdan yararlandık.) 2. satırda, FF in çıkışı dan a geçmiştir. Geçiş tablosuna bakarsak, çıkışın dan a geçmesi için J = ve K = olması gerektiğini görebilirsiniz. (Geçiş tablosundaki. satırdan yararlandık.) 3. satır da 2. satır gibidir. Öyleyse J = ve K = olmalıdır. 4. satır da 2. satır gibidir. Öyleyse J = ve K = olmalıdır. 5. satırda, FF in çıkışı den e geçmiştir. Geçiş tablosuna bakarsak, çıkışın den e geçmesi için J = ve K = olması gerektiğini görebilirsiniz. (Geçiş tablosundaki 4. satırdan yararlandık.) 6. satırda, FF in çıkışı den e geçmiştir. Geçiş tablosuna bakarsak, çıkışın den a geçmesi için J = ve K = olması gerektiğini görebilirsiniz. (Geçiş tablosundaki 3. satırdan yararlandık.) 7. ve 8. satırlarda bir geçiş yoktur. Daha doğrusu çıkış, nereden nereye geçerse geçsin fark etmez. Bu sebeple J ve K değerleri ne olursa olsun fark etmeyecektir. Yani 7. ve 8. satırlar için J = ve K = olarak alınır. Aynı şekilde J 2, K 2 ve J 3, K 3 değerleri bulunur. Not: Burada yapılan işlemi iyi anlamaya çalışın. Karışık gibi görünse de yapılacakları öğrendikten sonra kolayca yapılabilecek bir işlem. Eğer anlayamadığınız hususlar varsa, arkadaşlarınızdan veya öğretmeninizden yardım isteyebilirsiniz. 93

39 94 Şekil 3.33: J2, K2 Değerleri yazılmış tasarım tablosu Şekil 3.34: J3, K3 Değerleri yazılmış tasarım tablosu Böylece tasarım tablomuzu hazırlamış olduk. Boş tabloyu alarak, burada öğrendiğiniz şekilde tasarım tablosunu doldurmaya çalışınız ve aşağıdaki tablo ile karşılaştırınız. Şekil 3.35: Örnek problemin tasarım tablosu Q + Q2 + Q3 + Q Q2 Q3 J K 2 2 J K 3 3 J K Q + Q2 + Q3 + Q Q2 Q3 J K 2 2 J K 3 3 J K Q Q2 Q3 Q + Q2 + Q3 + J K J K 2 2 J K 3 3

40 Aşama-5: Karno haritaları kullanılarak indirgenmiş fonksiyonlar elde edilir. Şimdi sıra geldi karno haritalarını kullanarak J ve K girişlerinin indirgenmiş fonksiyonlarını bulmaya. Daha önceki uygulamalarımızda, çıkış ifadelerinin indirgenmiş fonksiyonlarını buluyorduk. Şimdi ise J K, J 2 K 2 ve J 3 K 3 değerleri için indirgenmiş fonksiyonları bulacağız ve her bir J ve K değeri için ayrı ayrı karno haritası kullanacağız. Bunun anlamı 6 adet karno haritası kullanacağız ve 6 adet indirgenmiş fonksiyon elde edeceğiz demektir. Karno haritaları için tasarım tablosunu kullanacağız ama tasarım tablosunun Q + olan sütunları burada işimize yaramadığından çıkaracağız. Q Q2 Q3 J K J 2 K2 J 3 K3 Şekil 3.36: Karno haritası için yeniden düzenlenmiş tasarım tablosu Şimdi sıra ile karno haritalarını dolduracağız. Eğer karno haritaları ile indirgeme konusunda kendinizi eksik hissediyorsanız Lojik Uygulamaları- modülüne bakabilirsiniz. Önemli Not: Burada karnonun değişkenleri olarak Q, Q 2 ve Q 3 değerleri kullanılacak ve J K, J 2 K 2 ve J 3 K 3 için ayrı ayrı 6 adet karno hazırlanacaktır. Kullanılacak olan karnonun üçlü karno olacağını unutmayınız. Çünkü bizim devremizin 3 adet çıkışı vardır. Bu husus ilerde unutulabilecek ve karıştırılabilecek bir husustur. O yüzden iyi anlamaya çalışın. 95

41 J ve K için karnonun hazırlanması: J Q,Q 2 Q 3 K Q,Q 2 Q 3 J= Q. Q 2 3 K= Q 3 J 2 ve K 2 için karnonun hazırlanması: J 2 Q,Q 2 Q 3 K 2 Q,Q 2 Q 3 J= Q. Q 2 3 K= Q 2 3 J 3 ve K 3 için karnonun hazırlanması: J 3 Q,Q 2 Q 3 K 3 Q,Q 2 Q 3 J= Q + Q 3 2 K= 3 Q + Q2 Böylece tüm indirgenmiş fonksiyonları bulmuş olduk. Artık devremizi yapmaya başlayabiliriz çünkü J ve K ları nereye bağlayacağımızı biliyoruz. Burada yaptığımız karno ile indirgeme ve indirgenmiş fonksiyonları bulma işlemini daha önceden öğrenmiştiniz ama ben yinede size bazı önemli noktalarını hatırlatmak istiyorum. 96

42 Hatırlatma Karnonun Kuralları Öncelikle hangi değer için karnoyu yaptığımızı ve karno değişkenlerinin neler olduğunu bilmeliyiz. Bizim buradaki örneğimizde, J ve K değerleri için, örneğin J için karno oluşturduk ve karno değişkenlerimiz Q, Q 2 ve Q 3 tür. Değişken sayısına göre, kullanacağınız karnonun kaçlık olacağı ortaya çıkar. Bizim örneğimizde üçlük karno kullandık. Bu üçlük karnonun sabit bir şekli vardır ve ikilik, üçlük, dörtlük ve beşlik karnoların bu sabit şekilleri ezbere bilinmelidir. Bunu karnoyu bulan kişi belirlemiştir. Bizim üçlük karnomuzun sabit şekli şu şekildedir: J Q,Q 2 Q 3 Örneğin karnoyu J için yazıyorsak, tasarım tablosundan J sütununa bakılır ve bu sütundaki ve ler karnoda yerlerine doğru olarak yerleştirilir. Hangi i nereye yazacağımızı Q, Q 2 ve Q 3 değerleri gösterirler. Yine bir örnek vermek gerekirse J sütununda bulunan, Q =, Q 2 = ve Q 3 = olduğu yere, yani karnonun üstten ilk kutucuğuna yazılır. Yukarıdaki karnoda,, ve değerleri Q, ve Q 2 değerleridir. Birincisi Q in, ikincisi Q 2 nin değerleridir. Düşey hizada duran ve değeri ise Q 3 içindir. Bütün ler ve bütün ler yazılmalıdır. ler daha sonra indirgemede işimize yarayacaktır. Karno doğru şekilde doldurulduktan sonra indirgemeye geçilir. HİÇBİR AÇIKTA KALMAMALIDIR. EN BÜYÜK GRUP OLUŞTURULMAYA ÇALIŞILMALIDIR. Bu indirgemenin en iyi olmasını sağlar. GRUPLAR 2, 4, 8, 6 GİBİ İKİ VE İKİNİN ÜSLÜ KATLARI ŞEKLİNDE OLABİLİR. 3, 5, 6, 2 gibi gruplar oluşturulamaz. En çok burada hata yapılmaktadır. GURUPLARI OLUŞTURURKEN EĞER GEREKİYORSA İFADELERİ KULLANILABİLİR. leri kullanmak zorunlu değildir. Bazı ler, veya tüm ler açıkta kalabilir. ler eğer büyük grup oluşturmaya yarıyorsa kullanılmalıdır. Kullanılan bir ifade tekrar başka bir gurup için kullanılabilir. Grup yaparken karnonun sağdan sola ve yukardan aşağıya etkileşimli olduğu, dünya haritası gibi kıvrılabildiği unutulmamalıdır. Yapılan her guruptan bir ifade çıkar. Çıkacak olan fonksiyon, çarpımların toplamı şeklinde yazılmalıdır. 97

43 Bir örneğin indirgenmesini incelersek: J 3 Q,Q 2 Q 3 J= Q + Q 3 2 Yuvarlak şekildeki dörtlü gurupta, Q ifadesi den e şeklindedir ve değişmediği için alınacaktır. olduğu için kendisi şeklinde alınacaktır. olsa idi değili şeklinde alınacaktı. Q 2 ifadesi den a şeklinde değişmiştir. Bu o ifadenin indirgendiğinin ve alınmayacağının göstergesidir. Q 3 ifadesi ise dan e değişmiştir, bu ifadede alınmayacaktır. Bu guruptan alınan Q ifadesidir. Eğer bu guruptan alınacak başka bir ifade olsa idi Q ifadesine çarpım olarak ilave edilecekti. Kare şeklinde alınan dörtlü grupta, Q değiştiğinden alınmayacaktır. Q 2 değişmediğinden ve olduğundan kendisi şeklinde alınacaktır. Q 3 değiştiğinden alınmayacaktır. Aşama-6: İndirgenmiş fonksiyonların gerçekleştirilmesi. Artık indirgenmiş fonksiyonlara bakarak devremizin gerçek şeklini çizebiliriz. Devremizin bir bölümünü zaten daha önceden çizmiştik. Sadece J ve K bağlantıları kalmıştı. Şimdi bu bağlantıları aşağıdaki indirgenmiş fonksiyonları gerçekleştirecek şekilde çizmek kaldı. J= Q. Q 2 3 K= Q 3 J= Q. Q 2 3 K= Q 2 3 J= Q + Q 3 2 K= 3 Q + Q2 98

44 CLR Q Q 2 Q 3 Q3 Q Q Q2. Q3 Q3 J JK-FF- CK CLR Q Q K Q3 CLR JK-FF-2 J2 CK Q2 Q2 K2 Q CLR JK-FF-3 J3 CK Q3 K3 Q3 PR Q2. Q3 Q2 PR PR Q3 Q3 Q3 Şekil 3.37: Örnek problemin devre şeması Buradaki şemada çok fazla bağlantı olduğundan, CK girişlerinin birleştirilmesi gösterilmemiştir. Daha önceki devre şemasına bakarak nasıl olacağını anlayabilirsiniz. Böylece müşterinin istediği devreyi gerçekleştirmiş olduk. Geriye sadece bu devreyi plaket üzerine kurmak kaldı. Araştırma Yukarıdaki örnekte verilen devreyi defterinize çiziniz ve ilk çıkış değerleri olan değerlerini çıkışlara yazınız. Buradan yola çıkarak J ve K girişlerinin değerlerini devreye bakarak bulunuz ve girişlerin yanına yazınız. Bu yazdığınız durum, çıkışların durumundan bir sonraki duruma geçmek için beklediği durumdur. Tetikleme sinyalinin emrinin beklendiği durumdur. Tetikleme sinyalinin geldiğini düşünerek (çıkışları değiştir emrinin geldiğini düşünerek) bir sonraki çıkışın ne olacağını bulmaya çalışınız. Bir sonraki çıkışları bulmak için JK flip flobun doğruluk tablosu lazım olacaktır. Bulduğunuz bu değeri devrenin doğruluk tablosu ile karşılaştırınız ve bir sonuç çıkarınız. Aynı şeyleri bir sonraki çıkışlar için tekrarlayınız ve devrenizin doğru çalışıp çalışmadığı hakkında bir sonuç çıkarınız. 99

45 3..2. Flip-Flop Geçiş Tabloları Flip flop geçiş tabloları, flip floplar ile tasarım yapmak için gerekli tablolardır. Bu tablolar bize, çıkışların bizim istediğimiz şekilde durum değiştirmesi için, girişlerin ne olması gerektiğini söylerler. Bir flip flobun, Q çıkışından bizim istediğimiz bir Q + çıkışına geçiş yapabilmesi için, girişlerin alması gereken değerleri belirleyen tablodur. Bu yüzden geçiş tablosu denilmiştir. Bu konu ile ilgili örnek, yukarda JK flip flop geçiş tablosu üzerinde anlatılmıştır. Geçiş tabloları doğruluk tablolarından elde edilmiştir. Eğer doğruluk tablosunu üzerinde biraz düşünürseniz geçiş tablosunu sizde elde edebilirsiniz. Şekil 3.38: Flip flop geçiş tabloları Burada size sadece JK flip flop için birinci satırın neden o şekilde olduğunu açıklayacağım. Diğer satırları ve diğer flip flopları siz bu mantık ışığında inceleyebilirsiniz. Birinci satır bize şunu söylüyor: Eğer bir JK flip flobun çıkışı iken, bir sonraki çıkışının da olarak kalmaya devam etmesini istiyorsanız J girişinden uygulamanız yetecektir. K girişinin burada bir önemi yoktur. Nedeni: Eğer Q=, J= ve K= ise Q+ = olacaktır. Eğer Q=, J= ve K= ise Q+ = olacaktır. Burada da gördüğünüz gibi J= olduğu sürece K ne olursa olsun çıkış iken, kalmaya devam etmektedir. Ama Q=, J= ve K= (veya K=) olduğunda Q+ = olacaktır. Yani çıkış iken olacaktır. Biz ise çıkışın iken olarak kalmasını istiyorduk. Kısacası J= olmadığı sürece Q= iken Q+ = olmaz. 3.. Flip-Flop Tasarım Örneği Şimdi sizlere bir örnek problem çözümü daha vereceğim. Bu sefer her bir basamağı uzun uzun açıklamadan kısaca çözüme gideceğim. Bu şekilde işlem basamaklarının aslında çokta uzun olmadığını ve ne kadar kolay olduğunu görmüş olacaksınız.

46 Örnek soru: Çıkışların sıra ile,, ve olmasını istediğimiz devreyi D flip flop kullanarak tasarlayınız. Devrenin doğruluk tablosu: Q Q2 Not: Soru direk doğruluk tablosu şeklinde verildiği için. 2. ve 3. aşamalar geçilmiş durumdadır. Yani sorunun sözel olarak alındığı, tasarımda D FF kullanılacağı, doğruluk tablosunun oluşturulduğu kabul edilmektedir. Cevap: Doğruluk tablosundaki çıkışları sıra ile vermesi gereken bu devrede: 2 adet çıkış olduğu için 2 adet D FF kullanılacaktır. Süre ile ilgili bir şey verilmediğinden süre göz önünde bulundurulmayacaktır. Devreyi açıp kapatan anahtar istenmediğinden, PR ve CLR girişleri kullanılmayacaktır. Yani PR= ve CLR= yapılarak pasif konuma alınacaktır. PR ve CLR girişi olmayan FF de kullanılabilir. Yine 2 FF inde CK girişleri birleştirilerek tek CK girişi haline getirilecek ve buradan kare dalga verilecektir. Aşama-4: Tasarım tablosunun oluşturulması. Bildiğiniz gibi tasarım tablosunu oluşturabilmemiz için flip flop geçiş tablosuna ihtiyacımız var. Burada D FF kullandığımızdan, D FF in geçiş tablosuna bakarak tasarım tablosunu hazırlıyoruz. Q Q2 Q + Q2 + D D2 Q Q2 D D2

47 Not: D ve D 2 değerlerinin Q + ve Q 2 + değerleri ile aynı olduğuna dikkat ediniz. Dikkat: Hemen Aşama-5 kısmına geçip bu notu daha sonra inceleyebilirsiniz. Hatırlatma Ara Not: Tasarım tablosu hazırlanırken Q ve Q 2 değerlerinin doğruluk tablosundaki sıra ile değil de, tabloda gördüğünüz gibi düzgün bir mantık içinde hazırlandığına dikkat edin. Doğruluk tablosuna bakarsanız Q ve Q 2 değerleri yukardan aşağıya doğru,, ve şeklindedir. Bu devrenin çıkışlarının sıra ile gösterimidir. Ama bu gösterim tasarım tablosunda farklı şekilde olmuştur. Lütfen her 2 tabloyu inceleyerek bu ayrıntıya dikkat ediniz. Tasarım tablosunun bu şekilde oluşturulmasının sebebi, bu tablonun karno haritalarında kullanılacak olmasındandır. Q ve Q 2 değerleri düzgün mantıkla sıralandığında, karnoya leri ve leri yerleştirmek daha kolay olmaktadır. Tasarım tablosunun ilk satırı, karnonun. kutucuğunu, 2. satırı 2. kutucuğunu, 3. satırı 3. kutucuğunu ve 4. satırı 4. kutucuğunu göstermektedir. Tasarım tablosunda Q ve Q2 lerin düzgün mantıkla yazılması dedik. Bundan kasıt şudur: Q Q2 Q Q2 Q3 Karnoların kutu numaraları: Tasarım tablosundaki. satır. kutuya, 5. satır 5. kutuya şeklinde yazılacaktır. J Q Q 2. KUTU () 3. KUTU () J Q,Q 2 Q 3. KUTU () 3. KUTU () 7. KUTU () 5. KUTU () 2. KUTU () 4. KUTU () 2. KUTU () 4. KUTU () 8. KUTU () 6. KUTU () 2

48 J Q,Q Q,Q KUTU () 5. KUTU () 3.KUTU () 9. KUTU () 2. KUTU () 6. KUTU () 4.KUTU ().KUTU () 4. KUTU () 8. KUTU () 6.KUTU () 2.KUTU () 3. KUTU () 7. KUTU () 5.KUTU ().KUTU () 2 çıkışlı devrenin 4 satırı, 3 çıkışlı devrenin 8 satırı ve 4 çıkışlı devrenin 6 satırı olmaktadır. Bunlar devrenin çıkışlarının alabileceği farklı değerlerdir. Tasarım tablosu hazırlanırken, her bir çıkış değerinin karşısına, bir sonraki çıkış değeri yazılır. Bunun için doğruluk tablosundan yararlanılır. Çünkü doğruluk tablosunda çıkışlar olması istenen sıra ile yazılmıştır ve. satırın bir sonraki çıkışı 2. satır, 2. satırın bir sonraki çıkışı 3. satır şeklinde gitmektedir. Yani bir sonraki çıkış, bir alttaki çıkıştır. En alt satırdaki çıkışın bir sonraki çıkışı ise ilk satırdır. Önemli Not: Tasarım tablosu oluşturulurken bazı satırların bir sonraki çıkış değerleri boş kalabilir. Bu normal bir durumdur ve bu satırların bir sonraki çıkışları ile işaretlenir. İlk yaptığımız örnekte de bu şekilde olduğunu hatırlayın. Ama bunu yaparken dikkat etmek gerekir. Eğer çok fazla çıkış ile işaretleniyorsa ve devrenin ilk başlangıç değerleri değil ise, devre istediğimiz gibi çalışmayabilir. Önceden bunun kontrolünü yapmak gerekir. Şu anda yapmış olduğumuz örnekte ise, tüm çıkışların kullanıldığına dikkat edin. Aşama-5: Karno haritaları kullanarak indirgenmiş fonksiyon bulma. D Q Q2 D 2 Q Q2 D= QQ. 2+Q.Q2 D= 2 Q2 Not: D ifadesinin hiç indirgenmediğine dikkat ediniz. Aşama-6: İndirgenmiş fonksiyonlara bakarak devrenin çizilmesi. 3

49 Q Q2 CK D-FF D Q Ck Q D-FF D2 Q2 Ck2 Q2 Tasarımın genel mantığını öğrendiğinizi umuyorum. Yaptığımız 2 örnekte, JK FF ve D FF ile tasarım yaptınız. Ayrıca ikili ve üçlü çıkış için tasarım örneği görmüş oldunuz. Bunların dışında T FF ve RS FF ile tasarım örneklerini dört çıkışlı bir devre için yapabilirsiniz. Yapacağınız örnekleri size verilen aşamalar doğrultusunda gerçekleştiriniz ve şu hususların örneğinizde bulunmasına dikkat ediniz: Devrenin ön tasarım şekli. Devrenin doğruluk tablosu Devrenin çıkış ifadelerinin dalga şekilleri ile gösterimi. Tetikleme sinyalinin özellikleri ve şekli. Devrenin tasarım tablosu. Karno ile indirgenmiş fonksiyonlar. Devre bağlantı şeması. Eğer isterseniz uygulama devre şemasını çizebilirsiniz. (Burada, FF lerin blok şemaları yerine, FF entegre şekilleri kullanılacaktır.) Bu konu ile ilgili ne kadar çok örnek yaparsanız o kadar iyi kavrarsınız. Tecrübe en iyi bilgidir. Bazı kavramlar örnekleri yaptıkça anlaşılır, çünkü örnek yaptıkça karşımıza bazı problemler çıkar ve biz bu problemler için çözüm yolları ararız. Problemler karşısında bulduğumuz çözümler, bilgi hanemize artı olarak işlenir ve bundan sonraki örneklerde karşımıza çıkabilecek problemleri, hem önceden bilerek tedbir almış, hem de problemleri çözecek yöntemleri öğrenmiş oluruz. Ben nasıl olsa flip floplar ile tasarımın genel mantığını öğrendim, bundan sonra bu konu ile ilgili ne sorulsa yaparım. demeden önce bol bol örnek yapmanızı öneririm. Örnekler konusunda, öğretmeninizden yardım alabileceğiniz gibi, dijital elektronik kitaplarından da yararlanabilirsiniz. Ben yine de size bazı örnek sorular vereceğim. Bulduğunuz cevapların doğru olup olmadığını, Öncelikle devreyi kurup sağlamasını yaparak test edin. Arkadaşlarınızla aynı örneği yapıp cevaplarınızı karşılaştırabilir ve tartışabilirsiniz. Devreyi, Multisim gibi programlarda kurarak sonucu gözlemleyebilir ve devrenin doğruluk tablosu ile karşılaştırabilirsiniz. Devreyi, bord üzerine kurup sonucu gözlemleyebilir ve devrenin doğruluk tablosu ile karşılaştırabilirsiniz. 4

50 Öğretmeninizden bu konuda yardım alabilirsiniz. Örnek Soru : Aşağıda doğruluk tablosu verilen devreyi, T FF ler ile tasarlayınız ve çıkış dalga şekillerini çiziniz (yükselen kenar ile çalışan T FF kullanınız). Q Q2 Q3 Q 4 Not: Tasarım tablosu hazırlarken, T FF in geçiş tablosunu kullanacağınızı, karno ile indirgeme yaparken dörtlü karno kullanacağınızı unutmayınız. Örnek Soru 2: Birinci soruda verilen devreyi JK FF, D FF ve RS FF ile ayrı ayrı tasarlayınız ve devreleri karşılaştırınız. Örnek Soru 3: Aşağıda doğruluk tablosu verilen devreyi, RS FF ler ile tasarlayınız ve çıkış dalga şekillerini çiziniz (yükselen kenar ile çalışan RS FF kullanınız). Q Q2 Q3 5

51 Örnek Soru 4: Üçüncü soruda verilen devreyi JK FF, D FF ve T FF ile ayrı ayrı tasarlayınız ve devreleri karşılaştırınız. Örnek Soru 5: Aşağıda doğruluk tablosu verilen devreyi, JK FF ler ile tasarlayınız ve çıkış dalga şekillerini çiziniz (düşen kenar ile çalışan JK FF kullanınız) Flip-Floplar ile Devre Tasarımı Uygulaması Şimdiye kadar ki faaliyetlerimizde, flip flopları, tasarımın nasıl yapılacağını, tasarım aşamalarını, dikkat etmemiz gereken noktaları, flip floplarla tasarlanmış bir devrenin özelliklerini, devrenin nasıl çalışacağını öğrenmiş olduk. Sıra geldi öğrendiğimiz bu bilgileri kullanarak uygulama yapmaya. Uygulama olarak, daha önce yaptığımız örneklerin devre şemalarını kullanabilir, her birini ayrı ayrı uygulayabilirsiniz. Ben burada flip floplarla tasarım konusunda verdiğim ilk örneğin uygulamasını yapacağım. Hatırlatmak amacıyla örneği ve cevabı tekrar vereceğim. Bu uygulamada yapmamız gereken şey, en sonunda bulduğumuz devreyi kullanarak uygulama devre şemasını çizmek. Biz en sonundaki devreyi flip flop blok şemaları ile çiziyorduk. Halbuki uygulamada FF entegreleri kullanmamız gerekir. O yüzden devreyi entegreler olacak şekilde yeniden çizmemiz gerekir. Genelde entegrenin içinde 2 adet FF bulunmaktadır. Kullanacağımız FF entegrelerinin özelliklerini öğrenmeniz iyi olacaktır. Ayrıca kapı entegreleri de kullanacağız Uygulamada Kullanılacak Devrenin Tasarlanması Örnek: Doğruluk tablosu aşağıdaki gibi verilen devreyi JK FF leri kullanarak tasarlayınız ve tasarladığınız devreyi bredbord üzerinde kurarak uygulamasını yapınız. Devreyi tasarlarken CLR girişine anahtar bağlayınız ve bu anahtarı devrenin açma kapama anahtarı olarak kullanınız. (PR= alınız.) Q Q Q 2 3 Şekil 3. : Doğruluk tablosu 6

52 7 Şekil 3.4: Çıkış fonksiyonları Cevap Devrenin Tasarım Tablosu Şekil 3.4: Tasarım tablosu Tetikleme Palsi Q Çıkışı Q Çıkışı 2 Q Çıkışı 3 Q Q2 Q3 Q + Q2 + Q3 + J K J K 2 2 J K 3 3 Q Q2 Q3 J K J K 2 2 J K 3 3

53 İndirgenmiş Fonksiyonların Bulunması J Q,Q 2 Q 3 K Q,Q 2 Q 3 J 2 Q,Q 2 J= Q. Q 2 3 Q 3 K 2 Q,Q 2 K= Q 3 Q 3 J 3 Q,Q 2 J= Q. Q 2 3 Q 3 K 3 Q,Q 2 K= Q 2 3 Q 3 J= Q + Q 3 2 İndirgenmiş Fonksiyonlar J= Q. Q 2 3 J= Q. Q 2 3 K= 3 Q + Q2 J= Q + Q 3 2 K= Q 3 K= Q 2 3 K= 3 Q + Q2 8

54 Devre Şemasının Çizilmesi CLR Q Q 2 Q 3 J JK-FF- CK CLR Q Q K CLR JK-FF-2 J2 CK Q2 Q2 K2 CLR JK-FF-3 J3 CK Q3 K3 Q3 PR PR PR Şekil 3.42: Devre şeması Not: CK girişleri birleştirilerek tek bir CK girişi oluşturulacak ve bu girişten tetikleme sinyali uygulanacaktır DM74LS76N JK Flip-Flop Entegresinin Özellikleri Bu uygulamada DM74LS76N entegresi kullanılacaktır K Q Q GND K2 Q2 Q2 J2 FF FF2 DM74LS76N CK PR CLR J VCC CK2 PR2 CLR Şekil 3.43: DM74LS76N entegresi Bu entegrenin 3 ve 5 numaralı bacakları besleme bacaklarıdır ve buraya +5V bağlanacaktır.,2,3,4,4,5,6 nolu bacaklar FF e ait bacaklardır. 6,7,8,9,,,2 nolu bacaklar FF2 ye ait bacaklardır. 9

55 FF e ait bacakların açılımı: 4 nolu bacak = J 6 nolu bacak = K 5 nolu bacak = Q 4 nolu bacak = Q nolu bacak = CK 2 nolu bacak = PR 3 nolu bacak = CLR FF2 e ait bacakların açılımı: 9 nolu bacak = J2 2 nolu bacak = K2 nolu bacak = Q2 nolu bacak = Q2 6 nolu bacak = CK2 7 nolu bacak = PR2 8 nolu bacak = CLR2 NOT: PR ve CLR girişlerinin ters mantık ile çalıştığını, da aktif, de pasif olduğunu unutmayın. Ayrıca bu entegrenin inen kenarda çalışan bir entegre olduğunu unutmayınız Devre Bağlantı Şeması Gösterilmeyen bağlantılar Entegrelerin GND yazan uçları, toprak uçlarıdır ve şekildeki 4 entegrenin bu uçlarını birleştirilerek besleme kaynağının - ucuna bağlayınız. Entegrelerin VCC yazan uçlarını birleştirerek buraya besleme kaynağının + ucunu bağlayınız. Böylece entegreleri beslemiş, yani gerilim vermiş olacaksınız. Unutmayınız ki entegreleri beslemezseniz çalıştıramazsınız!

56 DM74LS76N entegrelerinin PR, PR2 ve PR3 uçlarını birleştiriniz ve +5V hattına bağlayınız. (+5V hattı, besleme kaynağının + ucudur.) DM74LS76N entegrelerinin CLR, CLR2 ve CLR3 uçlarını birleştiriniz ve giriş olarak kullanılması için birleştirilen bu uca anahtar bağlayınız. (CLR= yapıldığında çıkışların olacağını, CLR= yapıldığında ise devremizin normal çalışmasını yapacağını unutmayınız.) DM74LS76N entegrelerinin CK, CK2 ve CK3 uçlarını birleştiriniz ve kare dalga üretici devrenizin çıkışını birleştirilen bu uçlara bağlayınız. Entegrelerin bazı bacaklarının, bu devremizde işe yaramadığı için kullanılmadığına dikkat ediniz. NOT: Burada yapmanız gereken şey, devreye bakarak bağlantıları gerçekleştirmek. Bunun için kendinize göre bir takip mantığı geliştirebilirsiniz. Örneğin entegrelerin bacak bağlantılarını sıra ile takip edebilirsiniz. Yapacağınız bağlantıyı bir yandan içinizden söyleyebilir, bir yandan da bağlantıyı gerçekleştirebilirsiniz. Devrenin Bağlantıları Soldaki FF entegresinden başlayarak bağlantıları takip edelim. Soldaki DM74LS76N entegresinin numaralı bacağını, 6 nolu bacağı ve sağdaki entegrenin nolu bacağını birleştiriniz. Birleştirilen ucu devrenin CK girişi olarak kullanınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 2 nolu bacağını, 7 nolu bacağı ve sağdaki entegrenin 2 nolu bacağını birleştiriniz. Birleştirdiğiniz ucu besleme kaynağının + ucuna bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 3 nolu bacağını, 8 nolu bacağı ve sağdaki entegrenin 3 nolu bacağını birleştiriniz. Birleştirilen ucu devrenin açma kapama anahtarı olarak kullanınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 4 nolu bacağını, 748 entegresinin nolu bacağına bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 5 nolu bacağını, sağdaki entegrenin 5 nolu bacağını, 748 entegresinin 4 nolu bacağını ve 7432 entegresinin 4 nolu bacağını birleştiriniz. Birleştirdiğiniz ucu besleme kaynağının + ucuna bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 6 nolu bacağının bağlantısını yapmıştınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 7 nolu bacağının bağlantısını yapmıştınız.

57 Soldaki DM74LS76N entegresinin 8 nolu bacağının bağlantısını yapmıştınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 9 nolu bacağını, 748 entegresinin 8 nolu bacağına bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin nolu bacağını, 748 entegresinin 2 nolu bacağına ve 7432 entegresinin 9 nolu bacağına bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin nolu bacağını 7432 entegresinin 2 nolu bacağına bağlayınız. Ayrıca nolu bacağı seri bağlı olan direnç led ikilisine bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 2 nolu bacağını, sağdaki DM74LS76N entegresinin 5 nolu bacağına bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 3 nolu bacağının bağlantısını yapmıştınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 4 nolu bacağı kullanılmayacaktır. Soldaki DM74LS76N entegresinin 5 nolu bacağını, 748 entegresinin nolu bacağına ve 7432 entegresinin 3 ve numaralı bacaklarına bağlayınız. Soldaki DM74LS76N entegresinin 6 nolu bacağını, sağdaki DM74LS76N entegresinin 5 nolu bacağına bağlayınız. Sağdaki DM74LS76N entegresinin nolu bacağının bağlantısını yapmıştık. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 2 nolu bacağının bağlantısını yapmıştık. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 3 nolu bacağının bağlantısını yapmıştık. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 4 nolu bacağını, 7432 entegresinin nolu bacağına bağlayınız. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 5 nolu bacağının bağlantısını yapmıştık. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 6, 7, 8, 9,, ve 2 nolu bacakları kullanılmayacaktır. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 3 nolu bacağının bağlantısını yapmıştık. 2

58 Sağdaki DM74LS76N entegresinin 4 nolu bacağını, 748 entegresinin 3 nolu bacağına bağlayınız. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 5 nolu bacağını, 748 entegresinin 9 nolu bacağına bağlayınız ve ayrıca seri bağlı olan direnç led ikilisine bağlayınız. Sağdaki DM74LS76N entegresinin 6 nolu bacağını, 7432 entegresinin 8 nolu bacağına bağlayınız. 748 entegresinin, 2, 3, 4, 5 ve 6 nolu bacakları kullanılmayacaktır. 748 entegresinin diğer bacaklarının bağlantılarını yapmış olduk entegresinin, 2, 3, 4, 5 ve 6 nolu bacakları kullanılmayacaktır entegresinin diğer bacaklarının bağlantılarını yapmış olduk Malzeme Listesi 2 DM74LS76N entegresi. 748 entegresi entegresi Ω direnç 3 led iki konumlu anahtar. 5V güç kaynağı. Kare dalga üretici (Osilatör) Delikli plaket Havya ve lehim Değişik renklerde zil teli Devrenin Çalışması Bu devreye enerji verildiğinde, eğer CLR= durumunda ise çıkışlar olacak yani çıkışa bağlı ledler yanmayacak, eğer CLR= ise devre doğruluk tablosundaki çıkışları sıra ile verecektir. Tetikleme sinyalinin gelen her inen kenarında çıkışlar bir sonraki durumlarına geçeceklerdir. Çıkışları daha iyi gözlemleyebilmek için osilatör frekansını azaltabilirsiniz. Böylece çıkışların durum değiştirme süreleri uzayacaktır. Eğer isterseniz manuel çalışan bir pals üreteci kullanarak çıkışları istediğiniz zaman değiştirebilirsiniz. 3

59 İşlem Basamakları Flip Flop Tasarım Uygulaması İşlem Basamakları Kuracağınız devreyi inceleyerek özelliklerini öğreniniz ve önemli gördüğünüz noktaları not alınız. Çalışma alanınızı fiziksel ve elektriksel olarak temizleyiniz. Kısa devre oluşmaması için gerekli tedbirleri alınız. Önlüğünüzü giyiniz ve gerekli iş güvenliği kurallarına uyunuz. Devreyi kurmak için gerekli malzemeleri tespit ediniz. Özel elemanların ve entegrelerin katalog bilgilerini öğreniniz. Devre elemanlarının sağlamlık kontrollerini yapınız. Devreyi delikli plaket üzerine şemaya bakarak tekniğine uygun şekilde lehimleyerek kurunuz. Kurduğunuz devreyi, avometreyi kullanarak ve devre şemasından takip ederek bağlantıların doğru olup olmadığını kontrol ediniz. Entegrelerin besleme gerilimlerini bağlayınız. Çıkışlara bağlı ledlerin durumuna bakarak devrenin doğruluk tablosuna göre çalışıp çalışmadığını kontrol ediniz. Öneriler Uygulamaya başlamadan önce konu hakkında çeşitli kaynaklardan araştırmalar yapınız ve bulduğunuz sonuçları yanınızda bulundurunuz. Temizliğe ve statik elektrik olmamasına dikkat ediniz. Çalışma alanındaki parçalar devrenizde kısa devre oluşturabilir. Dikkat ediniz! Önlüğünüzün düğmelerini kapatmayı unutmayınız. Güç kaynağı, bağlantı probları, avometre gibi cihazları unutmayınız. Katalogları ve interneti kullanabilirsiniz. Elemanları bredborda takarak kontrol ediniz. Elemanların bacaklarını doğru bağlamak için katalog bilgilerini kullanınız. Yaptığınız işin kaliteli olmasına ve işi zamanında yapmaya özen gösteriniz. Soğuk lehim olmamasına, kısa devre olmamasına dikkat ediniz Gereğinden fazla gerilim vermek entegreyi bozacaktır. Önce kaynak gerilimini ölçerek kontrol ediniz. Çıkış ledlerinden hangisinin, hangi çıkışa ait olduğuna dikkat ediniz. 4

60 UYGULAMA UYGULAMA FAALİYETİ FAALİYETİ Bu test sizin uygulamaya yönelik becerilerinizi ölçmeyi hedefleyen bir ölçme aracıdır. Burada size tablo halinde bir kontrol listesi sunulacaktır. Her bir aşamayı dikkatlice ve titiz bir şekilde yaparak kontrol listesini doldurun. Kontrol listesinin doldurulması konusunda öğretmeninizden yardım alabilirsiniz. Süre konusunda öğretmeninize danışınız ve belirlenen süreler dahilinde işleri yapmaya özen gösteriniz. Aşağıda verilen doğruluk tablosunu gerçekleştirecek olan devreyi, JK flip flop kullanarak tasarlayınız ve tasarladığınız devreyi delikli plakete lehimleyerek kurunuz. Q Q2 Q3 PR= ve CLR= alınız. Bu liste sizin aritmetik işlem devreleri konusundaki yeterliliğinizi ölçme amacıyla hazırlanmıştır. Her bir davranışın karşısında EVET ve HAYIR olmak üzere 2 seçenek bulunmaktadır. EVET seçeneği gözlenecek davranış yerine getirilmiştir anlamındadır. HAYIR seçeneği gözlenecek davranış yerine getirilmemiştir anlamındadır. Uygun seçeneği işaretleyerek kontrol listesini doldurunuz. FLİP-FLOP UYGULAMASINA YÖNELİK KONTROL LİSTESİ ÖĞRENCİNİN Adı Soyadı : Numara : Sınıf : Başlama saati: Uygulamanın Adı: Uygulama Süresi: Tarih: Bitiş saati: 5

61 ÖĞRENME FAALİYETİ AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ Sayıcı devre çeşitlerini tanıyarak, senkron, asenkron ve modlu sayıcılar tasarlayabileceksiniz. Tasarlamış olduğunuz sayıcıları bilgisayar ortamında ve bread board üzerinde uygulayabileceksiniz. ARAŞTIRMA Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken araştırmalar şunlardır: Sayıcı çeşitlerini araştırınız. Yakınızdaki bir fabrikaya giderek sayıcıların otomasyon da ne amaçla ve ne şekilde kullanıldığını araştırınız. Araştırma işlemleri için internet ortamı ve sayıcıların kullanıldığı fabrikaları gezmeniz gerekmektedir. Sayıcıların kullanım şekil ve amaçları için ise bu cihazları kontrol eden kişilerden ön bilgi edininiz. Çalışmalarınızı rapor haline getirerek sınıf ortamında bilgi paylaşımında bulununuz.. SAYICILAR Bir sayıcının temel işlevi, seçilen birim zaman aralığında, meselâ saten veya darbe jeneratöründen gelen toplam darbe sayısını ölçmektir. Bir dijital sayıcı (sayaç-counter), seçilen bir zaman aralığındaki darbe sayısını istenen kod da gösteren sayısal bir çıktı üretir. Dijital elektronikte sayıcıların çok önemli bir yere sahiptir. Genel olarak sayıcılar, flip flopların uygun şekilde arka arkaya bağlanmalarından elde edilirler. Sayıcılar ölçü, kumanda ve kontrol tesislerinde yoğun olarak kullanılırlar. Meselâ, imalat yapılan bir fabrikada imal edilen ürünün koliler halinde paketlenmesi için belli bir sayıda ürün olması gerekli. Bant üzerine üretilen ürünleri sayan bir sayıcı ile bu sorunu kolayca çözebiliriz. Üretim doğru sayıya ulaştığında üretim durur ve üretilen ürünler paketlenir. Bunun yanında dijital saatlerde ya da belli bir zaman aralığı ile yapılan işlerde yine sayıcılara görev düşmektedir. Sayıcıları genel anlamda iki şekilde sınıflandırabiliriz. 3

62 Saat sinyalinin uygulanışına göre; Asenkron (Farklı zamanlı) Sayıcılar: Asenkron sayıcılarda saat sinyali sadece ilk flip flopa uygulanır. Bu flip flopun çıkışı ikinci flip flopun saat girişine uygulanır. Senkron (Eş zamanlı) Sayıcılar: Senkron sayıcılarda ise saat sinyali tüm flip floplara aynı anda uygulanır. Sayma yönüne göre sayıcılar; Yukarı Sayıcılar: dan başlayıp belirli bir sayıya kadar sayıcılar. Aşağı Sayıcılar: Belirli bir sayıdan başlayıp a doğru sayan sayıcılar. Yukarı Aşağı Sayıcılar: Bir anahtar yardımı ile hem yukarı hem aşağı doğru sayma işlemi yapan sayıcılar. Sayıcılar girişine uygulanan darbe miktarına bağlı olarak 2 n değer alabilen elektronik devrelerdir. Buradaki n sayıcının yapısındaki flip flop sayısını verir. Bunun yanında 2 n sayısı sayıcının modunu, 2ⁿ- sayısı da sayıcının en çok kaça kadar sayabileceğini bize gösterir. Bu durumu bir örnekle açıklayacak olursak. n = 3 ise; bu sayıcıda 3 tane flip flop kullanılmış mod 8 bir sayıcıdır ve ençok 2 n -=2 3 -= 7 e kadar sayabilmektedir. Eğer yukarı doğru bir sayıcı ise sayıp tekrar a dönecektir. Şekil. de mod 8 sayıcının döngüsü gösterilmiştir. Şekil.: Mod 8 sayıcının aldığı değerler Bir sayıcının tekrar yapmadan sayabildiği durum sayısına o sayıcının modu denir. Tüm sayıcılar belli bir moda göre çalışırlar. Ancak sayıcı modları hep 2 nin katları şeklinde olmak zorunda değildir. Meselâ, az önce örnek verdiğimiz sayıcı mod 8 sayıcıdır ancak biz mod bir sayıcı tasarlamak da mümkündür. Bu konuyu modlu sayıcılar altında daha detaylı inceleyeceğiz. 4

63 Şimdi bu tanımlamalardan sonra sayıcı çeşitlerini daha yakından tanımaya başlayabiliriz... Asenkron Sayıcılar Asenkron sayıcılar, JK flip flopların arka arkaya bağlanması ile elde edilen sayıcılardır. Saat sinyali sadece ilk flip flopa uygulanır. İkinci flip flopa ise birinci flip flopun çıkışı bağlanır. Üçüncü flip flopa da ikinci flip flopun çıkışı bağlanır. Çıkışlar ise Q çıkışlarından elde edilir. Bu sayede kaç bitlik sayıcı tasarlayacaksak o kadar flip flopu arka arkaya bağlayarak ihtiyacımız olan sayıcıyı elde edebiliriz. Asenkron sayıcılar da saat sinyali sadece ilk flip flopa uygulandığı için girişi ile çıkışı arasında oluşan bir zaman gecikmesi oluşur. Meselâ, her bir flip-flop ns gecikme çekse, üç flip flop kullanıldığında toplam 3 ns lik bir gecikme olur. Uzun süreler için bu sorun oluşturabilir. Bu gecikme durumundan dolayı asenkron flip floplar zaman denetiminde tercih edilmezler. Ancak sayım işlemleri için ideal özelliğe sahiptirler. Meselâ, bir banttan geçen ürünleri saymak için kullanırsak ve her ürün geçtiğinde bir saat sinyali gönderilirse battan geçen ürünleri saymış oluruz... Asenkron Yukarı Sayıcılar... Üç Bitlik Sayıcı Bir önceki modül den de hatırlayacağımız üzere eğer JK flip flopun J ve K girişlerine uygularsak Toggle (her defasında çıkışın durum değiştirmesi) modunda çalışır. Ancak saat sinyali bir pozitif ve bir negatif alternansı tamamladığında ( periyodunda) JK flip flop sadece bir kere konum değiştir ( alternans oluşur). Birinci flip flop saat sinyalinin frekansını ikiye bölmüş olur. Birinci flip flopun çıkışı ikinci flip flopun girişine bağlandığında aynı işlem ikinci flip flop için de gerçekleşmiş olur. Bu durumda girişteki saat sinyalinin frekansı ikinci flip flopun çıkışında dörde bölünmüş olur. Not: Burada flip flopların düşen kenarda tetiklediğimizi varsayarak işlemlerimizi takip edelim. Üç bitlik asenkron ikilik yukarı sayıcı devresi dan e kadar sayma işlemi yapar. Bu devrede JK flip floplar arka arkaya bağlanmıştır. Şekil.2 de görüldüğü gibi, saat sinyali sadece birinci flip flopa uygulanır. Birinci flip flopun Q çıkışından hem en küçük ikilik basamak elde edilir hem de ikinci flip flopun saat sinyali sağlanmış olur. 5

64 Şekil.2: Üç bitlik asenkron yukarı sayıcı devresi Şekil.2 deki devreyi incelersek, tüm flip flopların girişine bir uygulanmış durum da ve saat sinyali sadece birinci flip flopa uygulanıyor. İlk durumda tüm çıkışların olduğunu düşünelim. Saat sinyalinin ilk düşen kenarında ( iken olduğu an) birinci flip flop Q çıkışı olur. Bu aynı zaman da ikinci flip flopun saat girişine uygulanır. İkinci bir saat sinyali ile birinci flip flopun Q çıkışı olur. Bu durumu ikinci flip flop bir düşen kenar olarak algıladığı için çıkışı konum değiştirir ve olan çıkışı olarak değişir. Üçüncü saat sinyalinde birinci flip flop tekrar konum değiştirir, yani iken olur. Bu durum ikinci flip flopun girişine de uygulanır ama bu durum yükselen kenar olduğu için ikinci flip flopun konum değiştirmesine sebep olmaz. Buradaki flip floplar saat girişindeki sinyal sadece iken olduğunda tetiklenir. Bir sonraki saat sinyalinde ise ilk iki flip flop olurken üçüncü flip flop durumu alır. Bu durum hepsi oluncaya kadar devam eder, daha sonra hepsi olarak en baştan başlar. 6

65 ...2. Dört Bitlik Sayıcı Şekil.3: 3 bitlik asenkron yukarı sayıcının zaman grafiği CLK Çıkışlar A B C Tablo.: 3 bitlik asenkron yukarı sayıcı doğruluk tablosu Asenkron 4 bitlik sayıcı 3 bitlikten farklı olarak arkasına bir flip flop daha eklenmiş halidir. Dolayısıyla dan e kadar sayma işlemi yapmaktadır. Çalışma prensibi 3 bitlik sayıcı ile aynıdır. Şekil.4 de dört bitlik sayıcının devresi, zaman diyagramı ve doğruluk tablosu verilmiştir. 7

66 Şekil.5: Asenkron dört bitlik yukarı sayıcı Şekil.6: Dört bitlik asenkron yukarı sayıcı zaman diyagramı 8

67 CLK Çıkışlar A B C D Tablo.2: Dört bitlik asenkron yukarı saycı doğruluk tablosu Asenkron dört bitlik sayıcı ile dan 5 e kadar ikilik düzende sayma işlemi gerçekleştirebiliriz. Burada dikkat etmemiz gereken bir konuda küçük basamak ilk flip flopa bağlı olan D çıkışıdır. Yukarıdaki sayıyı ifade edecek olursak ABCD şeklinde yazmalıyız. Bu durum genel literatür de MSD (en büyük basamak), LSD (en küçük basamak) olarak adlandırılır. Burada A en büyük basamak, D ise en küçük basamağa karşılık gelir. Tablo.2 da dört bitlik asenkron yukarı sayıcının doğruluk tablosu verilmiştir...2. Asenkron Aşağı Sayıcılar..2. Üç Bitlik Sayıcı Üç bitlik aşağı doğru sayıcılarda sayıcı sayma işlemine ilk saat sinyali ile birlikte den başlar ve a kadar aşağı doğru sayma işlemi yapar. Daha sonra sayma işlemi yine olur. Döngü bu şekilde devam eder. Üç bitlik aşağı sayıcının üç bitlik yukarı sayıcıdan farkı ikinci flip flopun saat sinyali birinci flip flopun Q çıkından değil de Q' çıkışından alınmıştır. Aynı şekilde üçüncü flip flopun da saat sinyali ikinci flip flopun Q' çıkışından alınmıştır. Hatırlatma: Flip floplar den a geçişte (düşen kenarda) tetiklenmektedir. Normalde JK flip floplar Toggle modunda çalışırken ve saat sinyali uygulanmamış iken Q çıkışları, Q' çıkışları ise durumundadır. İlk saat sinyali uygulandığında. flip flopun Q çıkışı olur. Q' çıkışı iken olur ve ikinci flip flopu tetikler. Aynı şekilde ikinci 9

68 flip flopunda Q çıkışı iken olur. Q' çıkışı da iken sıfır olduğunda bu durum üçüncü flip flopu tetikler bu sayede ilk saat sinyali ile üç flip flopunda çıkışı olur ve her saat sinyali ile aşağı doğru sayma işlemi devam eder. İkilik düzende 7 den a doğru sayma işlemi yapar. Şekil.7: Üç bitlik asenkron aşağı sayıcı devresi Şekil.8: Üç bitlik asenkron aşağı sayıcı devresi zaman diyagramı

69 ..2.2 Dört Bitlik Sayıcı CLK Çıkışlar A B C Tablo.3: Üç bitlik asenkron aşağı sayıcı devresi doğruluk tablosu Asenkron dört bitlik geri sayıcının çalışma prensibi üç bitlik geri sayıcının çalışma 3 esası ile aynıdır. Tek farkı bir flip flop daha eklenmiş olmasıdır. Bundan dolayı 2 den değil 4 de 2 den geri sayabilmektedir. Başlangıç sayısı ikilik düzende 7 yerine 5 ten başlar. Dört bitlik asenkron aşağı sayıcının devresi, zaman diyagramı Şekil.9 ve. da ve doğruluk tablosu Tablo.4 de görülmektedir. Şekil.9: Asenkron dört bitlik aşağı sayıcı

70 Şekil.: Dört bitlik asenkron aşağı sayıcı devresi zaman diyagramı CLK Çıkışlar A B C D Tablo.4: Dört bitlik asenkron aşağı sayıcı devresi doğruluk tablosu 2

71 UYGULAMA Entegreli Asenkron 4 bit İkilik Yukarı Sayıcı (7473) Yukarıda asenkron sayıcılardan bahsettikten sonra şimdi bir uygulama ile öğrendiklerimizi pekiştireceğiz. Bu uygulamayı 7473 entegre devresi ile gerçekleştireceğiz entegresi içerisinde iki adet JK flip flop bulunduran bir entegre devredir. Şekil. ve.2 de içyapısı ve bacaklarının görevleri belirtilmiştir. Şekil.: 7473 JK flip flop entegresinin iç yapısı Şekil.2: Entegreli asenkron 4 bit binary yukarı sayıcı 3

72 Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) 2 Adet 7473 Entegre 6 Adet 39 Ω Direnç 4 Adet Kırmızı Led 2 Adet Yeşil Led İşlem Basamakları Öneriler Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil.2 deki şekilde board üzerine kurunuz. Öncelikle CLR ucunu durumuna alınız. Devreye enerji (+5V) veriniz. Devreye Saat sinyalini uygulayınız. CLR ucunu durumuna aldığınızda devre çalışmaya ve saymaya başlayacaktır. Saat sinyali devam ettiği sürece devre yukarı sayma işlemine devam edecektir. Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Bu uygulamada yaptığımız devre nin açık görüntüsü, zaman diyagramı ve doğruluk tablosu ayrıntılı olarak dört bitlik yukarı sayıcı konusunda gösterilmiştir..2. Senkron Sayıcılar Senkron sayıcılarda asenkron sayıcılardan farklı olarak saat sinyali sadece ilk flip flopa değil tüm flip floplara aynı anda uygulanır. Sistemdeki tüm flip floplar aynı anda girişlerindeki sinyalleri işlerler. Bundan dolayı zaman gecikmesi oluşmaz ve hassas olarak zaman ölçülebilir. Senkron sayıcılarda flip floplara ek olarak kapılarda kullanır..2.. Senkron Yukarı Sayıcılar.2... Üç Bitlik Sayıcı Üç bitlik senkron yukarı sayıcı dan başlayıp e kadar sayma işlemi yapar. 4

73 Şekil.3: Üç bitlik senkron yukarı sayıcı devresi Senkron üç bitlik sayıcı devresinin çalışmasını açıklarken öncelikle saat sinyali uygulanmadığı andan başlamalıyız. Şekil.3 de görüldüğü gibi, sadece FF3 e +5 V uygulanmış durumda. Bundan dolayı her saat sinyali ile A çıkışı konum değiştirecektir. Burada A en küçük basamak C ise en büyük basamaktır. İlk saat sinyali ile birlikte FF3 ün Q çıkışı konum değiştirerek A çıkışı iken olur. Bu çıkış aynı zamanda FF2 nin J ve K girişlerine uygulanır. Bu FF2 nin ikinci saat sinyali ile iken olmasını sağlarken aynı zamanda A çıkışının da olmasını sağlar. Üçüncü saat sinyali ile A çıkışı tekrar olur fakat FF2 nin girişlerinde üçüncü saat sinyalinden önce bilgisi olduğu için konum değiştirmez olarak kalmaya devam eder. Üçüncü saat sinyali sonunda A çıkışı ve B çıkışı olduğundan devredeki AND kapısının çıkışı olur ve bu durum FF in girişlerine uygulanır. Dördüncü saat sinyali ile C çıkışı olurken B ve A çıkışları olurlar. Bundan sonraki üç saat sinyallinde ise ilk üç durum tekrarlanır ve A, B ve C çıkıları olur. Bir sonraki saat sinyali ile üçü de durumunu alır ve bu şekilde sayma işlemi devam eder. Şekil.4 de devrenin zaman diyagramı ve Tablo.5 de ise doğruluk tablosu verilmiştir. 5

74 Dört Bitlik Sayıcı Şekil.4: Üç bitlik senkron yukarı sayıcının zaman grafiği CLK Çıkışlar C B A Tablo.5: 3 bitlik senkron yukarı sayıcı doğruluk tablosu Dört bitlik senkron sayıcı dan başlayıp e kadar sayma işlemi yapar. Çalışma prensibi üç bitlik senkron sayıcıya benzer. Üç bitlik senkron sayıcıda en büyük basamağı durumuna getirmek için ondan önceki iki basamağın olması gerekiyordu. Bu durum da bir AND kapısı ile sağlanmıştı. Dört bitlik sayıcıda gene aynı esas üzerine kurulurdur. En büyük basamağın olması için ilk üç basamağın olması gerekir. Bu da üç bitlik sayıcıya bir AND kapısı ve bir flip flop eklenerek sağlanabilir. Şekil.5 de dört bitlik senkron sayıcı devrenin şekli, Şekil.6 da zaman diyagramı ve Tablo.5 de doğruluk tablosu verilmiştir. 6

75 Şekil.5: Dört bitlik senkron yukarı sayıcı devresi Şekil.6: Dört bitlik senkron yukarı sayıcının zaman grafiği 7

76 CLK Çıkışlar D C B A Tablo.6: Dört bitlik senkron yukarı sayıcı doğruluk tablosu.2.2. Senkron Aşağı Sayıcılar Üç Bitlik Sayıcı Senkron üç bitlik aşağı sayıcı başlayıp a kadar sayma işlemi yapan sayıcılardır. Senkron sayıcıların çalışmasında alt basamaktan üst basamağa doğru beslemeyi Q çıkışından değil de Q' çıkışından yaparsak sayma işlemi den başlayarak geriye doğru ilerler. a ulaşınca tekrar olur ve bu şekilde döngü devam eder. Bu devrenin çalışmasını açıklayacak olursak, öncelikle saat sinyali verilmeden önceki durumu incelememiz gerekir. İlk saat sinyali verilmeden önce flip flopların Q çıkışı, Q' çıkışı olduğu durumdur. Bu durumda ilk saat sinyalinden önce tüm flip flopların JK bacaklarına bilgisi ulaşmış durumdadır. Yani olan Q çıkışları olmaya hazır halde beklemektedirler. İlk saat sinyali ile beraber tüm flip flopların Q çıkışı olur. Q' çıkışları da olur. Bu aşamadan sonra her saat sinyali ile FF3 konum değiştirir. Bu konum değiştirme FF2 yi her iki sinyalde bir, FF3 ünde her dört sinyalde bir konum değiştirmesine sebep olur. Bu değişimler sonucu den başlayan sayıcı devresi a ulaşıncaya kadar sayma işlemine devam eder. Bir sonraki saat sinyali ile tekrar olarak sayma işlemi devam edecektir. JK flip flopların bağlanış biçimi Şekil.7 de, zaman diyagramı Şekil.8 de ve doğruluk tablosu Tablo.7 de verilmiştir. 8

77 Şekil.7: Üç bitlik senkron aşağı sayıcı devresi Şekil.8: Üç bitlik senkron aşağı sayıcının zaman grafiği 9

78 Dört Bitlik Sayıcı CLK Çıkışlar C B A Tablo.7: Üç bitlik senkron aşağı sayıcı doğruluk tablosu Dört bitlik senkron geri sayıcı den başlayarak a kadar geriye doğru sayma işlemi yapabilmektedir. Çalışması üç bitlik ile yaklaşık aynıdır. Devre şeması Şekil.9 da, zaman diyagramı Şekil.2 de ve doğruluk tablosu Tablo.8 de verilmiştir. Şekil.9: Dört bitlik senkron aşağı sayıcı devresi 2

79 Şekil.2: Dört bitlik senkron aşağı sayıcının zaman grafiği CLK Çıkışlar D C B A Tablo.8: Üç bitlik senkron aşağı sayıcı doğruluk tablosu 2

80 UYGULAMA 2 Flip Flop Entegresi ile Senkron 4 Bit İkilik Aşağı Sayıcı ( ) Yukarıda senkron sayıcıların çalışma esaslarını inceledikten sonra şimdi 7473 JK flip flop entegresi ve 748 AND kapı entegresini kullanarak dört bitlik aşağı sayıcı devresi uygulamasını gerçekleştireceğiz entegresinin içyapısını bir önceki uygulamada verdiğimiz için burada tekrar vermiyoruz. 748 in iç yapısı Şekil.2 de verilmiştir. Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) 2 Adet 7473 Entegre Adet 748 Entegre 5 Adet 39 Ω Direnç 4 Adet Kırmızı Led Adet Yeşil Led Şekil.2: 748 AND kapı entegresinin iç yapısı 22

81 Şekil.22: Entegreli senkron 4 bit binary aşağı sayıcı İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil.22 daki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji(+5v) veriniz. Devreye saat sinyalini uygulayınız. CLR ucunu durumuna aldığınızda devre çalışmaya ve saymaya başlayacaktır. Saat sinyali devam ettiği sürece devre aşağı sayma işlemine devam edecektir. Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışınız. Yeşil ledi gerilim olup olmadığını kontrol ledi olarak kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Bu uygulamada yaptığımız devre nin açık görüntüsü, zaman diyagramı ve doğruluk tablosu ayrıntılı olarak dört bitlik aşağı sayıcı konusunda gösterilmiştir. 23

82 UYGULAMA 3 Senkron 4 Bit İkilik Yukarı - Aşağı Sayıcı (7493) Senkron sayıcıları JK flip floplar ve AND kapısı entegreleri ile yapılabileceği gibi tümleşik sayıcı entegreleri de mevcuttur. Bu uygulamamızda bunlardan biri olan 7493 Senkron yukarı-aşağı sayıcı entegresi ile bir uygulama yapacağız. Bu entegre devrede flip flopları birbirine bağlamak yerine sadece çıkışları ve gerekli bağlantıları yaparak devreyi tek entegre ile kurabilirsiniz. Şekil.23: Senkron 4 bit ikilik yukarı - aşağı sayıcı (7493) Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) Adet 7493 Entegre 8 Adet 39 Ω Direnç 4 Adet Kırmızı Led 3 Adet Yeşil Led 24

83 İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil.23 deki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji(+5v) veriniz. CLR girişini önce sonra konumuna alınız. CLK DOWN girişini e alınız. CLK UP girişine CLC sinyali uygulayınız. CLR yi tekrar e alınız. CLK UP girişini e alınız. CLC DOWN girişine CLC sinyali uygulayınız. CLR yi girerek devrenin çalışmasını gözlemleyiniz. Notlar alarak arkadaşlarınızın devreleri ile karşılaştırınız..3. Modlu Sayıcılar Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışınız. Yeşil ledleri CLK UP, CLK DOWN ve CLR için kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. CLR girişini önce sonra sıfır yaptığımızda devre resetlenmiş olur. Çıkışlar konumunu alır. CLK DOWN e bağlı CLC UP a CLK sinyali uygulandığı durumda devre dan e kadar yukarı sayma işlemi yapar. CLK UP e bağlı CLK DOWN ise CLK sinyaline bağlı iken devre aşağı sayma işlemi yapar.(clr iken) Modlu sayıcılardan bahsetmeden önce mod kavramından bahsetmeliyiz. Mod, diğer bir tabirle taban aritmetiğidir. Bunu örnekle açıklayacak olursak, Mod 4 ya da 4 tabanının içerdiği rakamlar 2-3 ten oluşmaktadır. Toplam dört adet elemanı vardır. Ancak 4 rakamı mod 4 ün elemanı değildir. Mod dördün en büyük elemanı 3 rakamıdır. Modlu sayıcılarda o modun tüm elemanlarını sayan sayıcılardır. Meselâ, Mod 6 sayıcısının elemanları tir. Tasarlayacağımız sayıcı bu altı rakamı sayarak tekrar a dönmelidir. Sayıcılarda kullanılan flip flop sayısı mod sınırını belirler. Meselâ, 3 flip flop ile maksimum Mod 8 sayıcı yapılabilir. Eğer biz mod sayıcı yapmak istiyorsak minimum 4 flip flop kullanmalıyız. Modlu sayıcılar belirli bir sınırla sınırlandırılmış sayıcılardır. Sayıcıların sayma sınırını modları belirler. Daha önce matematik dersinde taban aritmetiği ve dijital elektronik dersinde Mod konusu adı altında gördüğümüz konuyu kısaca hatırladıktan sonra şimdi konu ile ilgili iki uygulama devresi gerçekleştireceğiz. 25

84 UYGULAMA 4 dan 9 a Yukarı Sayıcı ( ) Bu uygulamada bir Mod yukarı sayıcı gerçekleştireceğiz. Bu devrede kullanacağımız entegrelerden 749 mod sayıcı entegresi. Her saat sinyali ile çıkışları dan a kadar değişen daha sonra tekrar olan bir sayıcıdır. Şu ana kadar hem anlattığımız hem de uyguladığımız tüm sayıcıların çıkışlarını hep ve lardan oluşan ikilik sayılar olarak gördük. Bu uygulamada ise çıkışları bir gösterge sayesinde şekline görebileceğiz. Burada kullandığımız 7447 entegresi ikilik formdaki sayıları onluk forma dönüştürüyor. Meselâ, girişlerine uygulandığında biz bunu göstergede 5 olarak görebilmemiz için gerekli çevirme işlemini gerçekleştiriyor. Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) Adet 749 Entegre 3 Adet 39 Ω Direnç 4 Adet Kırmızı Led Adet Yeşil Led Adet Ortak Anotlu 7 Parçalı Gösterge 26

85 Şekil.24: 749 entegresi ile ( 9) yukarı sayıcı 27

86 İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil.24 deki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji (+5V) veriniz. Devreye saat sinyali uygulayınız. Devrenin çalışmasını gözlemleyerek konu hakkında bir rapor hazırlayınız. Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışın. Yeşil ledleri CLK için kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Devreye saat sinyali uyguladığınız da göstergede bir rakam gözükecek. Bu rakamın BCD karşılığı da ledlerde gözükecektir. Saat sinyali devam ettiği sürece ledler dan e kadar sayma işlemi yaparken göstergede -9 arasında yukarı yönce sayma işlemi yapacaktır. 28

87 UYGULAMA UYGULAMA FAALİYETİ FAALİYETİ 99 Arası Yukarı Sayıcı Şekil.25: 7439 Entegresi ile ( 99) yukarı sayıcı 29

88 Şekil.25 de devre şemasını verdiğimiz sayıcı devresi 99 arasında sayma işlemi yapmaktadır. Burada sayma işlemini 7439 entegresi gerçekleştirmektedir entegreleri ise girişlerine gelen sinyalleri ortak anotlu göstergeleri sürmek için kullanılmaktadır. Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü(Osilatör) Adet 7439 Entegre 2 Adet 7447 Entegre 4 Adet 39 Ω Direnç 2 Adet Kırmızı Led 2 Adet Ortak Anotlu 7 Parçalı Gösterge İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil.25 deki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji (+5V) veriniz. CLR girişini e alıp sonra tekrar a bağlayınız. Devreye saat sinyali uygulayınız. Devrenin çalışmasını gözlemleyerek konu hakkında bir rapor hazırlayınız. Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. CLR girişine önce sonra uygulandığında devre resetlenecek. çıkışlarda bilgisi görülür. Devreye saat sinyali uyguladığınız da göstergelerde,,2.99 şeklinde sayma işlemi gerçekleşecektir. Devreyi herhangi bir anda resetlemek istersek CLR ucuna önce sonra uygulayabiliriz. Devre 99 a kadar saydıktan sonra bir sonraki saat sinyalinde olacaktır. Devrenin çalışma hızı uygulanan saat sinyalinin hızına bağlıdır. 3

89 ÖĞRENME FAALİYETİ 2 AMAÇ ÖĞRENME FAALİYETİ 2 Kaydedici devrelerini tanıyarak genel çalışma esaslarını öğreneceksiniz. Öğrendiklerinizi öncelikle bilgisayar ortamında daha sonra bread board üzerinde uygulayabileceksiniz. ARAŞTIRMA Bu faaliyet öncesinde yapmanız gereken araştırmalar şunlardır: Kaydedici çeşitlerini araştırınız. Kaydedici tiplerinden seri giriş seri çıkış kaydedici mi yoksa paralel giriş paralel çıkış kaydedicimi daha hızlı çalışır? Neden? Araştırınız. Araştırma işlemleri için internet ortamı ve dijital kitaplarını kullanabilirsiniz. Çalışmalarınızı rapor haline getirerek sınıf ortamında bilgi paylaşımında bulununuz. 2. KAYDEDİCİLER İkilik sayıları geçici olarak üzerinde tutan devrelere kaydedici (registers) denir. Daha önceki konularda flip flopları bir bitlik bilgiyi depolayabilen elemanlar olarak tanımlamıştık. Flip flopları belirli bir sistem dâhilinde bir birine bağlayarak kaydedicileri oluşturabiliriz. Bağladığımız her flip flopa bir bitlik veri kaydedebiliriz. Mesela, 8 bitlik veriyi kaydetmek için 8 tane flip flop kullanılır. Flip floplar birbirlerine öyle bağlanmışlardır ki, ikilik düzendeki sayıların kaydediciye girişi ve çıkışı, kaymalı olarak gerçekleşir. Flip floplarla yapılan bu tip kaydedicilere kaydıran kaydediciler (shift register) denir. İkilik sayı bitleri (veriler) kaydedilirken, iki yöntem kullanılır. Bunlardan ilki, sayıları flip flop sisteminin girişine tek tek her saat sinyali ile kaydetmek. Bu işlem için sekiz bitlik sayıyı kaydetmek için 8 saat sinyali kullanılır. Bu işleme seri veri girişi denir. Bir diğer yöntemde 8 flip flopun girişine bilgilerin tamamını hazırlayıp tek saat sinyali ile kaydetmektir. Bu işlemede paralel veri girişi denir. Kaydedicilere kaydedilen bilgilerin tekrar alınması da aynı şekilde seri ve paralel olarak yapılabilir. Buradan hareketle temel olarak dört tip kaydedici vardır. Bunlar; Seri giriş-seri çıkış kaydediciler Seri giriş-paralel çıkış kaydediciler Paralel giriş-seri çıkış kaydediciler Paralel giriş-seri çıkış kaydediciler 34

90 Hatırlatma: MSB: En yüksek değerli bit. LSB: En düşük değerli bit. Şekil 2.: Kaydedici tipleri 2.. Seri Giriş-Seri Çıkış Kaydediciler Seri giriş seri çıkış kaydediciler, bilgiyi tek bir girişten kaydedip tek bir çıkıştan okuduğumuz devrelerdir. Bu kaydedicilere bilgi kaydırılarak kaydedilir ve aynı şekilde kaydırılarak okunur. 35

91 Şekil 2.2: Seri giriş seri çıkış kaydediciye veri kaydedilmesi Şekil 2.2 de bilgisinin kaydedilmesi blok diyagram olarak gösterilmiştir. Kaydetme işlemine öncelikle en küçük basamaktan başlanır. Bir sonraki basamak kaydedildiği anda bir önceki bilgi sağa kaydırılır. Dört bitlik bilgi 4 saat sinyali ile kayıt edilir. Kayıt edilen bilginin okunması işlemi de aynı şekilde kaydırılarak ve dört saat sinyali ile gerçekleşir. Şekil 2.3: JK flip flopa bilgi kaydedilmesi JK flip flopa bilgisini kaydetmek için J girişine, K girişine de bilgisi uygulanır. Bundan sonra saat sinyali uygulandığında flip flopa bilgisi kaydedilmiş olur. JK flip flopa bilgisini kaydetmek için J girişine, K girişine de bilgisi uygulandıktan sonra bir saat sinyali uygulanır. Saat sinyali ile beraber Q çıkışı J girişi ile aynı olur. 36

92 Şekil 2.4: Dört bit seri giriş seri çıkış kaydedici Şekil 2.4 de JK flip floplardan oluşan bir kaydedici devresi görülmektedir. Bu kaydediciye bilgisini kaydetmek istersek. Öncelikle en küçük basamaktaki bilgisini kaydetmemiz gerekir. Bunun için J girişine, K girişine uygularız ve bir saat sinyali uygularız. Bu şekilde birinci bit ilk flip flopa kaydedilmiş olur. Daha sonra ikinci biti kaydetmek için J girişine, K girişine uyguladıktan sonra bir saat sinyali daha uygularız. Bu sinyalle beraber ilk bitteki sıfır bilgisi ikinci flip flopa kaydırılır ve ilk flip flopa bilgisi kaydedilmiş olur. Diğer bilgisini kaydedebilmek için J=, K= uygulandıktan sonra bir saat sinyali uygulanır. Bu saat sinyali ile daha önce kaydettiğimiz bilgisi ikinci ve üçüncü flip flopa kaydırılır. Giriş flip flopu olarak kalır. En son bit (aynı zamanda en büyük basamak) için J=, K= olarak hazırlandıktan sonra uygulanan saat sinyali ile ilk flip flop olur. Daha önce kaydedilen bilgiler ise bir bit sağa kayar. Bu şekilde 4 bitlik bilgi kaydedilmiş olur. Bilgileri elde etmek için 4 saat sinyali uyguladığımızda bu kaydetmiş olduğumuz bilgileri sıra ile çıkıştan elde edebiliriz. UYGULAMA Seri Giriş Seri Çıkış Kaydedici (74L9) 74L9 8 bitlik sağa kaymalı RS flip floplardan yapılmış bir kaydedici entegresidir. İç yapısı ve bacaklarının görevleri Şekil 2.5 ve 2.6 da gösterilmiştir. Şekil 2.5: 74L9 8 bit kaydedici entegresi 37

93 Malzeme Listesi Şekil 2.6: 74L9 8 bitlik kaydedici entegresinin iç yapısı Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) Adet 74L9 Entegre Adet 39 Ω Direnç 2 Adet Kırmızı Led 2 Adet Yeşil Led Adet Sarı Led Şekil 2.7: Seri giriş-seri çıkış 8 bitlik kaydıran kaydedici devresi 38

94 İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil 2.7 deki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji (+5V) veriniz. A ve B girişlerini durumuna alınız. (A ve B birlikte kullanılmalıdır.) Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışınız. CLK girişi için sarı led, A ve B girişleri için kırmızı led, Q ve Q' çıkışları için yeşil led kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Devreye enerji verdiğiniz anda kaydedici üzerinde henüz kaydedilmiş bir bilgi bulunmamaktadır. Devreye 8 adet saat sinyalini uygulayınız. AB girişlerini durumuna alınız. Devreye bir saat sinyali uygulayınız. AB uçlarını konumuna alın ve bir saat sinyali daha uygulayınız. AB uçlarını tekrar konumuna alınız ve bir saat sinyali uygulayınız. AB uçları konumunda iken dört saat sinyali uygulayınız. 39 Kaydedici içeriğini temizlemek için yinede AB girişleri durumun da iken 8 saat sinyali uygularsak içeriği durumunu alır. Devreye osilatör yardımıyla saat sinyali uygulayabileceğiniz gibi elle de saat sinyali de üretilebilir. Sonuç olarak flip floplar sinyalin den olduğu halde tetiklenir. Bu durumu CLK ucunu +5 V ve V ile iletime geçirerek de sağlayabilirsiniz. AB uçlarında bilgisi var iken saat sinyali uygulandığında kaydediciye bilgisi depolanmış olur ve içeriği şeklinde oluşur. AB uçlarında bilgisi var iken bir sinyal uygulandığında bir önceki bilgisi bir sağa kayar ve içine şeklinde bilgi kaydolmuş olur. Bu sinyalden sonra içindeki daha önce kaydedilmiş bilgiler bir sağa kayar ve içerik halini alır. AB uçları bir konumunda iken dört saat sinyali uygulandığında daha önceki bilgiler dört bit sağa kayar ve AB durumu en baştaki 4 haneye kaydolur. şeklini alır.

95 Bu bilgileri sırası ile kaydedici devreden okuyabilmek için 8 saat sinyali uygulamanız gerekir. Daha önceden defterinize hazırladığınız bilgileri 8 bitlik seri giriş-seri çıkış kaydediciye kaydediniz ve daha sonra kaydettiğiniz bilgileri okuyunuz Seri Giriş-Paralel Çıkış Kaydediciler Kaydıran kaydedicilerin ikinci tipi olan seri giriş-paralel çıkış kaydedicide girişler aynı şekilde seri olarak tek tek yapılır. Ancak seri giriş-seri çıkış kaydedicide farklı olarak giriş oluştuğun da çıkışlar aynı anda elde edilir. Ayrıca bu kaydedicide diğerinden farklı olarak CLR girişi de vardır ve tüm flip floplara paralel bağlıdır. Seri giriş-paralel çıkış kaydedicinin çalışmasını bir örnekle açıklayacak olursak. Öncelikle içerisinde kayıtlı bilginin bulunmadığını ve ilk durumunun olduğunu düşünelim. Bilgi kaydetmek için giriş ucundan tıpkı seri giriş-seri çıkış kaydedicide oluğu gibi, her saat sinyali ile bir bilgi kaydedebiliriz. Eğer dört saat sinyali ile bilgisini kayıt ettiysek. Kaydedicinin çıkışı dört adımda her kayıt girişi ile beraber şöyle değişir.. Clk Sinyali 2. Clk Sinyali 3. Clk Sinyali 4. Clk Sinyali Yukarda gösterildiği gibi her giriş aynı anda çıkıştan da alınabilir. Bunun bize seri giriş-seri çıkış kaydediciye göre sağladığı üstünlük, kaydettiğimiz bilgiye tekrar ulaşabilmek için 8 saat sinyali beklememize gerek kalmamasıdır. Şimdi bu durumu seri giriş-paralel çıkış entegresi olan 7464 ile uygulamada daha iyi inceleyeceğiz. 4

96 UYGULAMA 2 Seri Giriş-Paralel Çıkış Kaydedici (7464) Bu uygulama seri giriş-paralel çıkış entegresi olan 7464 ile yapılmaktadır. Şekil 2.8 de giriş-çıkışları ve iç yapısı gösterilmektedir. Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) Adet 7464 Entegre Adet 39 Ω Direnç 8 Adet Kırmızı Led 2 Adet Yeşil Led 2 Adet Sarı Led Şekil 2.8: 7464 entegresi ve iç yapısı 4

97 Şekil 2.9: Seri giriş paralel çıkış 8 bitlik kaydıran kaydedici devresi 42

98 İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil 2.9 daki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji (+5V) veriniz. Clr girişini a alın sonra tekrar e alınız. A ve B girişlerinin ikisinin de konumuna alın ve saat sinyali uygulayınız. A veya B den sadece birini konumuna alın ve bir saat sinyali uygulayınız. Şimdi bilgisini kayıt ediniz. Daha önceden hazırladığınız çeşitli 8 bitlik bilgileri kayıt ederek deneyler yapınız. Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışın. Clk ve Clr girişi için sarı led, A ve B girişleri için yeşil led, Q çıkışları için kırmızı led kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Clr girişini bilgisi verildiğinde kaydedici üzerindeki tüm bilgiler silinir. Çıkışları olur. Clr durumuna alındığında ise yeni bilgi girmeye hazır durumdadır. Devreye bilgisi kaydedebilmek için A ve B girişleri konumuna alınır ve bir saat sinyali uygulanır. Saat sinyali uygulandığı anda çıkışta ilk bitin olduğu görülür. Devreye bilgisi kayıt etmek istediğimizde A veya B den biri durumunda iken saat sinyali uygulanır. Girilen bilgi aynı anda çıkışta görülür. Bir önceki bilgi kademe sağa kayar. Bu bilgiyi kayıt etmek için A girişini sürekli konumunda bırakın. B girişini ise kayıt etmek istediğiniz de konumunda, kayıt etmek istediğimizde ise konumunda tutun. Her bir biti kayıt etmek için saat sinyali uygulayınız. B girişini doğru şekilde konum değiştirerek 8 saat sinyali sonunda verilen bilgiyi kayıt edebiliriz. Kaydedici içeriğini temizlemek için yinede A ve B girişleri durumun da iken 8 saat sinyali uygularsak içeriği durumunu alır. 43

99 2.3. Paralel Giriş-Seri Çıkış Kaydediciler Kaydıran kaydedicilerin üçüncü tipi olan; paralel giriş-seri çıkış kaydedicide girişler bir defada tüm flip flopların girişine uygulanır ve saat darbesinden sonra kaydedilir. Çıkış ise en son flip flop çıkışından alınır. Bu konuyu 7465 entegresi ile yapacağımız bir uygulama ile daha iyi öğrenmeye çalışacağız. UYGULAMA 3 Paralel Giriş-Seri Çıkış Kaydedici (7465) Bu uygulamada 8 bit paralel giriş-seri çıkış entegresi olan 7465 ile bir devre tasarlayacağız. Entegredeki: Şekil 2.: 7465 entegresi ClkI (Saat Inhibit ): Saat darbesi engelleme girişidir. ClkI konumunda iken saat darbesi etkin olmaz. Clk: Saat sinyali uygulanan giriş. ShL (Shift Load): Kaydedici girişindeki paralel bilgiler ShL girişi e alınıp tekrar a alındığında kayıt edilmiş olur. SI (Serial Input) : Kaydedici bilgisi okunurken sol baştan kaydediciye alınacak bilgiyi belirler. Qh ve Qh' : Seri çıkışlar. A, B, C, D, E, F, G, H: Paralel girişler. 44

100 Şekil 2.: Paralel giriş-seri çıkış 8 bitlik kaydıran kaydedici Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) Adet 7465 Entegre 3 Adet 39 Ω Direnç 8 Adet Kırmızı Led 4 Adet Sarı Led Adet Yeşil Led 45

101 İşlem Basamakları Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil 2. deki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji (+5V) veriniz. Devreye bilgisini kayıt edelim. Bunun için A.H girişlerini yukarıdaki şekilde ayarlayınız. Bilgiyi paralel olarak kayıt etmek için ShL ucunu önce daha sonra konumuna alınız. ClkI girişini ve SI girişini durumuna alın. Bu durumda kayıt edicinin Qh çıkışında sadece kayıt edilen bilginin son biti olan görülecektir. Devreye saat sinyali uygulayınız. Devreye bir saat sinyali daha uygulayınız. Bu şekilde 5 saat sinyali daha uygulayınız. Öneriler Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışın. Clk, ClkI, ShL ve SI girişi için sarı led, A.H girişleri için kırmızı led, Q ve Q' çıkışları için yeşil led kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Board üzerin de küçük kabloların yerlerini değiştirirken cımbız ya da karga burun kullanmanız işlerinizi kolaylaştıracaktır. Bu anda A H arasında ayarladığımız bilgi devreye kayıt edilmiş oldu. ClkI girişi Clk girişini engelleyen bir uçtur. ClkI durumunda iken uygulan Clk darbeleri etkin olmaz. ClkI konumuna alındığında Clk sinyali devreye uygulanmış olur. Bu anda devrenin çıkışında sağdan ikinci bit olarak bilgisi görülür. Ancak SI girişi konumunda olduğunda içindeki bilgi her okunduğunda devrenin en soluna bilgisi kayıt olur. Yani iki Clk sinyali uygulandığı için devrenin üzerindeki kayıt halini alır. Devrenin çıkışında sondan üçüncü bit olan bilgisi okunmaktadır. Bunun yanında SI girişi konumunda olduğu için devrenin soluna bir sıfır daha eklenmiş olur. içerik bilgisi şeklinde oluşur. Bu durumda her sinyal ile beraber devrenin seri çıkışında uygun değişimler olurken sol bölümede bilgileri eklenir. Çıkış olur. 46

102 İşlem Basamakları Öneriler Şimdi kendiniz yeni bir 8 haneli ikilik sayı belirleyerek onu girşilere ayarlayın. ShL girişini önce sonra konumuna alarak bilgiyi kayıt ediniz. Daha sonra SI girişini konumuna alınız. Daha sonra tek tek saat sinyalleri uygulayarak çıkışı gözleyiniz. Bu şekilde çeşitli uygulamalar yaparak devrenin çalışmasını gözleyiniz. SI girişi konumuna alındığında ise devrenin çıkışında her bilgi okunduğunda bellekteki bilginin soluna bilgisi eklenecektir. Devrenin çalışması ile ilgili gözlemlerinizi bir deftere not ediniz, arkadaşlarınızla paylaşınız. Sınıfa rapor olarak sununuz Paralel Giriş-Paralel Çıkış Kaydediciler Paralel girişi-paralel çıkış kaydedicide girişler bir defada tüm flip flopların girişine uygulanır ve bir Clk sinyali ile beraber kaydedilir. Aynı anda paralel olan çıkışta da görülür. Aşağıdaki uygulamada 4 bitlik paralel giriş-paralel çıkış kaydedici entegresi 7495 i kullanacağız. 47

103 UYGULAMA UYGULAMA FAALİYETİ FAALİYETİ Paralel Giriş-Paralel Çıkış Kaydedici (7495) Bu uygulamada 4 bit paralel giriş paralel çıkış entegresi olan 7495 ile bir devre tasarlayacağız. Entegredeki: Clk: Saat sinyali uygulanan giriş. Şekil 2.2: 7495 entegresi ShL (Shift Load): Kaydedici girişindeki paralel bilgiler ShL girişi e alınıp tekrar a alındığında kayıt edilmiş olur. J K (Serial Input) : Kaydedici bilgisi okunurken sol baştan kaydediciye alınacak bilgiyi belirler. Qa, Qb, Qc, Qd ve Qd' : Paralel çıkışlar. A, B, C, D: Paralel girişler Malzeme Listesi Adet Bread Board Adet +5 V DC Güç Kaynağı Adet Sinyal Jenaratörü (Osilatör) Adet 7495 Entegre 4 Adet 39 Ω Direnç 4 Adet Kırmızı Led 5 Adet Yeşil Led 5 Adet Sarı Led 48

104 Şekil 2.3: Paralel giriş-paralel çıkış 4 bitlik kaydıran kaydedici 49

105 İşlem Basamakları Öneriler Öncelikle malzeme sorumlusundan ihtiyacınız olan malzemeleri alınız. Malzemeleri Şekil 2.3 deki şekilde board üzerine kurunuz. Devreye enerji (+5V) veriniz. Devreye bilgi kayıt etmeden önce devrenin içindeki bilgileri tamamen silmek için Clr girişini önce sonra durumuna alınız. Şimdi devreye bilgisini kayıt etmek için A, B, C, D girişlerini uygun şekilde ayarlayınız. Devrenin girişine ayarladığımız bilgiyi kayıt etmek için ShL girişini önce sonra konumuna alınız. JK girişlerini konumuna alınız. Bir saat sinyali uygulayınız. JK girişlerini konumuna alınız ve bir saat sinyali uygulayınız. Bu durumda 3 saat sinyali daha uygulayınız. Bu şekilde çeşitli paralel ve seri kayıt etme işlemleri yaparak sonuçları gözleyiniz ve gözlemlerinizi bir rapor haline getirerek arkadaşlarınızla paylaşınız. Kullanacağınız malzemelerin sağlamlığını kontrol ediniz. Board üzerine devreyi kurarken; devreyi kolay takip edebilmek için olabildiğince farklı renklerde teller kullanmaya çalışın. Clk, Clr, ShL ve J K girişi için sarı led, A.D girişleri için kırmızı led, Qa, Qb, Qc, Qd ve Qd' çıkışları için yeşil led kullanınız. Devreyi board üzerine kurmayı tamamladıktan sonra tekrar gözle kontrol ediniz. Daha sonra enerji veriniz. Devre belleğindeki tüm bilgi bu şekilde silinmiş oldu. Bu anda devrenin girişine ayarladığımız bilgiler devrenin belleğine kayıt edildi. Paralel bilgi kayıt etme işlemi tarif edildiği gibidir. Bilgi kayıt edildiği anda çıkışta görülecektir. JK girişleri seri girişler için kullanılmaktadır. JK girişleri beraber kullanılmalıdır. JK girişleri konumunda bir saat sinyali uygulandığında devrenin belleğindeki bilginin soluna bilgisi eklenir ve hafıza durumunu alır. Bu durumda devrenin soluna bilgisi eklenir ve bellekteki bilgi şeklini alır. Bu şekilde devrenin soluna 3 adet bilgisi eklenir ve bellekteki bilgi şeklini alır entegresine hem seri hem de paralel bilgi girişi yapılabilmektedir. Ancak sadece 4 bit işlem yapılabilir 8 bit işlem yapmak için 7498 entegresi kullanılmalıdır. 5